アキラルな分子の結晶化によるキラリティーの自然発現と光不斉反応の新展開

通过非手性分子结晶自然表达手性以及光不对称反应的新进展

• 批准号: 14050021
• 负责人: 坂本 昌巳
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14050021/
• 关键词: 不斉結晶; 固相光反; 絶対不斉合成; ラセミ化; 不斉環境の保持; 不斉合成; 結晶相反応; 結晶

組織化された結晶空間には,均一系とは異なる特異な反応場が提供され,各々の分子は特徴ある反応挙動を示す。我々の研究グループでは結晶の特性を利用した次のテーマについて研究した。(1)組織化された結晶中での光反応による分子や結晶構造の動的現象の解明。(2)結晶により提供される特異な不斉環境の場を利用し,固相光反応による絶対不斉合成の開拓。(3)結晶化により記録された不斉な分子環境の異相間での絶対不斉合成への展開。結晶化の過程は分子の選択性に,結晶相反応は反応の選択性に優れている。この特性を巧みに活用し,自然晶出法によるキラリティーの自然発生や不斉結晶の固相光反応による絶対不斉合成を報告してきた。しかし,反応の選択性に優れていることは,逆に,限られた反応でしか利用できないことを意味している。反応の場を均一系やアモルファスへ展開する事によりこの問題を解決できる。すなわち,基質の結晶化によりキラリティーなどの分子情報を記録し,この情報を溶液系での多様性に活用することが可能になる。鎖状イミドはsp^2平面構造の窒素原子を有し,非対称なイミドの窒素原子上に非対称な置換基を導入すると置換基の回転がラセミ化に相当する。芳香環状の置換基が小さい場合は,C-N結合の自由回転によりアキラルである。ところが,この置換基を嵩高くしていくとある程度の寿命を持つようになる。もし,この分子が自然晶出により不斉結晶を形成すると,この結晶は溶解した後でも分子不斉を保つことができる。例えば窒素原子上にTetrahydronaphthy1基を有するプロキラルな非対称イミドの不斉結晶を低温のTHFに溶解し,CDスペクトルを測定すると,ラセミ化の半減期は7.7分(-20℃),31.7分(-30℃),147分(-40℃)であり,結晶化により記録された不斉分子情報を低温では長時間記憶していることを見出した。これらの不斉結晶を用いた固相光反応では,単一の立体配置の光学活性体(>99% ee)のオキセタンが得られた。さらに,低温溶液中での光反応でも90%eeの生成物が生成した。この溶液を-80℃で4日放置した後の光照射でも78%eeのオキセタンと、固相光反応ではほとんど得られないジアステレオマーも76%eeで得られた。このイミドはη-BuLi,MeLi,LAHなどの求核試薬との反応でも高い選択性で光学活性体が83%eeの付加生成物が得られた。η-BuLiとの反応ではTHF中,-80℃での反応で83%eeの付加体が得られ,MeLiでは塩化メチレン中-80℃での反応で79%eeの生成物を合成することに成功した。また,アキラルな2-ベンゾイルベンズアミドの中で,N,N-Diethy1およびN-Benzyl-N-ethyl誘導体が不斉結晶を形成し,さらに,低温で不斉環境を保持していることを見いだした(式3)。η-BuLiとの反応では70-82%eeの光学純度でBu付加体が得ることに成功した。以上のように,アキラルな基質の不斉結晶化を見出し,さらに今まで報告例のない均一系反応や有機金属試薬との反応に展開でき,新たな絶対不斉合成の領域を開拓した。

The structure of the crystal space is uniform, and the specific reaction field is provided. The characteristics of crystals are utilized in our research. (1)Explanation of the phenomenon of molecular and crystalline structure movement in the light reflection of the organized crystals. (2)Crystallization provides a unique environment for the use of field, solid-phase light reflection for the development of absolute synthesis. (3)Crystallization is the process of synthesis and development of molecular environment. Crystallization is a process of molecular selectivity, whereas crystallization is a process of molecular selectivity. The characteristics of this method are applied to the natural crystallization method, the natural crystallization method and the solid phase light reflection method. In addition to the above, the author also pointed out that it is necessary to improve the quality of the products. The problem of uniform field distribution is solved. Crystallization of the matrix can be used to record molecular information, and the diversity of the information can be used. The element atoms of the locking element have a sp^2 planar structure, and the substitution groups are introduced into the element atoms of the locking element, and the substitution groups are converted into the corresponding elements. In the case of aromatic ring substitution groups,C-N bonds are free to return. The degree of life of the replacement base is high. The molecules are naturally crystallized, and the crystals are dissolved. For example, when Tetrahydronaphthy1 group is present on the atom, the half-time of crystallization is 7.7 min (-20℃), 31.7 min (-30 ℃), 147 min (-40℃), and the crystallization is recorded. In this case, the solid phase light reflection of the crystal is different, and the optical active body (>99% ee) of the stereo configuration is obtained. Today, 90% ee of the product is produced by light reflection in low temperature solutions. The solution was placed at-80℃ for 4 days and then irradiated with 78% of the light. The solid phase light was reflected in the solution. For the first time in a long time, we have been studying the chemical composition of BuLi,MeLi,LAH, etc. In THF, 83% ee of the product was synthesized at-80 ℃, and 79% ee of the product was synthesized at-80℃. In addition,N,N-Diethy1 and N-Benzyl-N-ethyl inducers do not form crystals, and at low temperatures, the environment is maintained.(Equation 3) The optical purity of η-BuLi is 70-82%ee. In the above, the crystallization of organic matrix has been discovered, and now the uniform reaction of organic metal is reported, which opens up a new field of synthesis of organic matrix.

项目成果

Masami Sakamoto: "CRC Handbook of Organic Photochemistry and Photobiology"Photochemistry of Thioamides and Thioimides(in press). (2003)

坂本正美：《CRC有机光化学和光生物学手册》硫代酰胺和硫代酰亚胺的光化学（出版中）。

Masami Sakamoto: "Memory of Chirality Generated by Spontaneous Crystallization and Asymmetric Synthesis using the Frozen Chirality"J. Org. Chem.. 69・3. 942-946 (2003)

坂本正美：“利用冷冻手性进行自发结晶和不对称合成的手性记忆”J. 942-946。

Masami Sakamoto: "Palladium-catalyzed Asymmetric Allylic Alkylation using Chiral Prolinol-Drived Aminophophine Ligands"Heterocycles. 60. 9-13 (2003)

Masami Sakamoto：“使用手性脯氨醇驱动的氨基膦配体进行钯催化的不对称烯丙基烷基化”杂环。

Masami Sakamoto: "Diastereoselective Formation of Cage-type Adducts via A Novel Photoreaction of Nicotinic Acid Esters with Furan"Tetrahedron Lett.. 43. 6103-6105 (2002)

坂本正美：“通过烟酸酯与呋喃的新型光反应非对映选择性形成笼型加合物”Tetrahedron Lett.. 43. 6103-6105 (2002)

Masami Sakamoto: "Photochemistry of Nitrogen-Containing Thiocarbonyl Compounds"Heterocycles. 59. 399-427 (2003)

坂本正美：“含氮硫代羰基化合物的光化学”杂环。