Development and application of novel binaphthyl-type chiral catalysts

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2022年度中は、ホウ素原子を含むビナフチル型有機分子触媒の開発と応用について研究を実施した。ボロン酸（RB(OH)2）やボラン（R3B）に加えてボリン酸（R2BOH）を有機分子触媒とする反応開発が注目されているものの、”キラル”ボリン酸触媒に関する研究は未開拓である。そこで、ボリン酸の二つの炭素置換基を工夫すれば触媒活性の精密制御や不斉環境の構築が出来ると考えた。ビナフタレン構造は多くの不斉有機分子の骨格として利用されており、モデル化合物としてビナフチル型キラルボリン酸を設計した。まず、市販の光学純粋な(S)-BINOLから調製したトリフラート誘導体を、Pd触媒を用いてボリル化し、ビナフチル骨格の2’位にピナコラートボリル基を持つ化合物を合成した。その化合物をPhLiで処理し、目的のキラルボリン酸の合成に成功した。当該キラルボリン酸は市販のBINOLから4段階で効率良く合成でき（総収率81%）、光学純度も保持されていた（>99% ee）。また、その絶対構造をX線結晶構造解析によって明らかにした。本合成法を応用し、ホウ素原子上やビナフチル骨格上に種々の置換基を持つキラルボリン酸誘導体を約20種類合成した。ボリン酸はジオールやアミノアルコールと脱水縮合し、求電子剤と容易に反応する活性な四配位のボラート種を形成することが知られている。実際にキラルボリン酸とmeso-1,2-ジオールをアセトニトリル中で混合し11B NMRを測定したところ、ケミカルシフト値の推移から四配位のボレート種の形成が推測された。本活性化機構を基に、meso-1,2-ジオールのベンジル化による非対称化においてキラルボリン酸を触媒として用いたところ、94%収率と37% eeで生成物が得られ、中程度ながらキラルボリン酸による不斉誘起が観測された。