H O
H O
[Ru]-H
H O
H O
H [Ru] O
OH [Ru]
H
-[Ru]-H [Ru]-H
-[Ru]-H O
O O O H [Ru]
H H
O O H
[Ru]
H H
F G
H I
1a
2a Path a
Path b
β-elimination reductive elimination
H oxidative additon
cyclization hydroruthenation
hydroruthenation
著者らの研究室でこれまで報告されたエノンとアルデヒドとのクロスカップリ ング反応において、中間体 H と類似するアルコキシルテニウムを経由する可能性 を提唱している。このことからも本反応の機構はpath bで進行しているものと考え ている。
また、ケトアルデヒドの反応機構はジアルデヒドと同様に2通りの反応機構が考
えられる (Fig. 2.1)。一つは、アルデヒドの酸化的付加を経由するpath cである。も
う一方は、カルボニル基へのルテニウムヒドリドの付加によって進行するpath dで ある。ケトアルデヒドの場合、カルボニル基へのヒドロメタレーションは2種類の アセタールタイプのルテニウム錯体 (J、K)の生成が考えられる。しかしながら、
3aのアルデヒドへの付加によって生成した中間体 K では、β-水素脱離がおこらな いためラクトン体4aは生成しない。このことからアルデヒドに付加するPathは可
57
逆的に進行すると考えられ、ラクトン体 4aは、ルテニウムヒドリドがケトンに付 加して生成した中間体Jを経由して生成すると推定する。
Fig. 2.1 Proposed Mechanism for Lactonization of Keto Aldehyde
[Ru]-H
Me O H O
H [Ru] O O
[Ru]
H
-[Ru]-H [Ru]-H
-[Ru]-H
O O O
O Me [Ru]
H O
O Me
[Ru]
H
Path c (Bosnich type mechanism)
Path d
H
H
β-elimination reductive elimination
oxidative addition
hydroruthenation
Me
hydroruthenation
Me
H O Me O
H [Ru] O O
[Ru]
Me
cyclization
[Ru]-H Me
O O
H
J 3a
3a
K
4a
4a
第4節 結論
著者は、RuHCl(CO)(PPh3)3触媒を用いるジアルデヒドまたはケトアルデヒドのラ
クトン化について検討した結果、以下の知見を得た。
1． RuHCl(CO)(PPh3)3触媒により芳香族ジアルデヒドの分子内反応が進行して効
率的にラクトン体が得られることを見出した。また、脂肪族ジアルデヒドにつ いても反応が進行することを明らかにした。
2． 本ラクトン化反応はケトアルデヒドにも適用できることを見出した。
58 実験の部
共通項
核磁気共鳴（1H NMR）スペクトルは、CDCl3溶媒を用いてJEOL JMN-500（500
MHz) 型で測定した。この際にリファレンスはTMSの0.00 ppmとした。ケミカル
シフト (δ)はparts per million (ppm)で測定した. 核磁気共鳴 (13C NMR）スペクト ルはCDCl3溶媒としてJEOL JMN ECP-500 (125 MHz)型で測定した。リファレンス はCDCl3の77 ppmとした.赤外線吸収 (IR)スペクトルはJASCO FT/IR-4100型を用 いた (吸収は cm-1単位で記録した)。 高分解能質量分析スペクトル (HRMS)は
JEOL MS700 型で測定した。質量分析スペクトル (MS)は JEOL MS700 型または
Shimadzu GCMS-QP-5050A 型ガスクロマトグラフ質量分析装置を使用した。融点
(mp)は、未補正の封緘したキャピラリーを使用して測定した。 RuHCl(CO)(PPh3)3
は和光純薬株式会社から購入した。溶媒は蒸留品を使用した。生成物は Nacalai Tesque Inc., Silica Gel 60、 230-400 mesh を使用してフラッシュカラムクロマトグラ フィーにより精製した。また、必要に応じて、GPCを用いた液体クロマトグラフィ ー (日本分析工業株式会社、LC-908)により精製を行った。原料である2, 2’-ジフェ ニルジカルボキサルデヒド (1b) 12）とスクシンアルデヒド (1d)13)、アジパルデヒ ド (1f) 12)、4-オキソペンタナール (3b) 14) 、ホモフタルアルデヒド (1g) 15)は引用 文献に記載の方法で合成した。また、化合物1g はテトラクロロエタンを内部標準
として1H-NMR に基づいた含量65 %のものを用いた。化合物1dはGC分析で純度
62 %のものを用いた。生成物であるγ-ブチロラクトン (2d)とδ-バレロラクトン
(2e)、ε-カプロラクトン (2f)の収率は1H-NMRでテトラクロロエタンを内部標準と
して算出した。
1(3H)-Isobenzofuranone (2a)の合成
攪拌子を入れたスクリューバイアルにアルゴン雰囲気下、フタルアルデヒド (1a、 67.1 mg、0.50 mmol)とRuHCl(CO)(PPh3)3 (47.6 mg、0.05 mmol)を加え、 無水トルエ
ン (3 mL)溶液とする。アルゴン封入した後、攪拌しながら90 ℃で5時間反応を行
った。反応終了後、溶媒を減圧留去する。得られた残渣をカラムクロマトグラフィ ー (hexane : EtOAc = 5 : 1)で精製し、ラクトン体2aを99 % (67.0 mg)で得た。
59 1(3H)-Isobenzofuranone (2a)16)
O O
White crystal; (Rf = 0.35, hexane : EtOAc = 3 : 1). 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 5.32 (s, 2H), 7.49 (d, J = 7.0 Hz, 1H), 7.53 (t, J = 7.0 Hz, 1H), 7.68 (td, J = 7.8, 0.9 Hz 1H), 7.91 (d, J = 7.8 Hz, 1H). This spectrum was identical to those of commercially available 2a.
Dibenz[c,e]oxepin-5 (7H)-one (2b) 16, 17)
O O
White crystal; (Rf = 0.25, hexane : EtOAc = 5 : 1). 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 4.88-5.17 (m, 2H), 7.42-7.47 (m, 2H), 7.51-7.56 (m, 2H), 7.61 (dd, J = 7.8, 1.4 Hz, 1H), 7.64-7.69 (m, 2H), 7.99 (dd, J = 7.8, 1.0 Hz, 1H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3) δ 69.28, 128.53, 128.66, 128.76, 130.22, 130.79, 132.04, 132.64, 134.94, 170.31. This spectrum was identical to those of commercially available 2b.
>aphtho[2,3-c]furan-1 (3H)-one (2c) 18)
O O
White crystal; This compound was purified by GPLC (CHCl3). 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 5.50 (s, 2H), 7.60 (t, J = 6.9Hz, 1H), 7.67 (td, J = 8.3, 1.4 Hz, 1H), 7.92 (s, 1H), 7.95 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 8.05 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 8.51 (s, 1H).
γγγγ-butylolactone (2d)
The spectrum was identical to those of commercially available 2d.
Yield was determined by 1H NMR using tetrachloroethane as internal standard.
δ
δ δ
δ-Valerolactone (2e)
The spectrum was identical to those of commercially available 2e.
Yield was determined by 1H NMR using tetrachloroethane as internal standard.
O O
O O
60 ε
εε
ε-Caprolactone (2f)
O O
Colorless oil; (Rf = 0.25, hexane : EtOAc = 3 : 1). 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 1.76-2.00 (m, 6H), 2.60-2.80 (m, 2H), 4.14-4.37 (m, 2H). This spectrum was identical to those of commercially available 2f.
Compound (2g) and (2h) are obtained as an inseparable mixture.
3-Isochromanone (2g) 19) O
O
Colorless oil; (Rf = 0.21, hexane : EtOAc = 5 : 1).1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 3.72 (s, 2H) , 5.32 (s, 2H), 7.21-7.45 (m, 4H).
1-Isochromanone (2h) 20)
O O
Colorless oil; (Rf = 0.21, hexane : EtOAc = 5 : 1). 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 3.07 (t, J
= 6.0 Hz, 2H), 4.54 (t, J = 6.0 Hz, 2H), 7.28-7.45 (m, 2H), 7.50-7.59 (m, 1H), 8.11 (d, J = 7.3 Hz, 1H).
3-Methyl-1 (3H)-isobenzofuranone (4a)の合成
攪拌子を入れたスクリューバイアルにアルゴン雰囲気下、2-アセチルベンズアル デヒド (3a、74.0 mg、0.51 mmol)とRuHCl(CO)(PPh3)3 (47.6 mg、0.05 mmol)を加え、
無水トルエン (5 mL)溶液とする。アルゴン封入した後、攪拌しながら120℃ (bath
temp.)で40時間反応を行った。反応終了後に溶媒を減圧留去して得られた残渣をシ
リカゲルカラムクロマトグラフィー (hexane : EtOAc = 5 : 1)で精製し、ラクトン体 4aを95 % (70.4 mg)得た。
3-Methyl-1 (3H)-isobenzofuranone (4a) 6)
O O
Yellow oil; (Rf = 0.23, hexane : EtOAc = 5 : 1). 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 1.64 (d, J =
61
6.9 Hz, 3H), 5.57 (q, J = 6.9 Hz, 1H), 7.45 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 7.53 (t, J = 7.8 Hz, 1H), 7.69 (t, J = 7.8 Hz, 1H), 7.90 (d, J = 7.3 Hz, 1H).
γγγγ-Valerolactone (4b)
O O
Yellow oil; (Rf = 0.45, hexane : EtOAc = 2 : 1). 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 1.42 (d, J = 6.0 Hz, 3H), 1.78-1.88 (m, 1H), 2.32-2.40 (m, 1H), 2.49-2.59 (m, 2H), 4.64-4.68 (m, 1H).
This spectrum was identical to those of commercially available 4b.
4-Oxopropanoic acid-2-oxopropylate (5a)
O O
O
O
Yellow oil; (Rf = 0.11, hexane : EtOAc = 2 : 1). 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 1.91 (f, J = 6.9 Hz, 2H), 2.16 (s, 3H), 2.19 (s, 3H), 2.52 (t, J = 6.9 Hz, 2H), 2.56 (t, J = 6.4 Hz, 2H), 2.75 (t, J = 6.4 Hz, 2H), 4.09 (t, J = 6.9 Hz, 2H); 13C NMR (125 MHz, CDCl3) δ 22.83, 27.96, 29.99, 37.98, 39.83, 63.81, 172.74, 206.62, 207.71; IR (neat) 1714, 1651 cm-1; EIMS m/z (relative intensity) 143 (M+-CH3C(O)CH2, 16), 99 (100), 85(33), 71(17); HRMS (CI) m/z calcd for C10H17O4 (M++H): 196.1827, found: 196.1819.
62 引用文献
1. (a) Koch, S. S. C.; Chanberlin, A. R. Stud. 5ast. Prod. Chem. 1995, 16, 687. (b) Wache, Y.; Aguedo, M.; Nicaud, J.-M.; Belin, J.-M. Appl. Microbiol. Biotechnol.
2003, 61, 393. (c) Konaklieva, M. I.; Plotkin, B. J. Mini-Rev. Mrd. Chem. 2005, 5, 73.
2. Synthesis of lactones and lactams. Michael, A. O.; James, F. W. Edited by Saul, P.;
Zvi, R. John Wiley & Sons 1993.
3. For review of Tishchenko reaction, see: Tormakanges, O. P.; Koshinen, A M. P.
Recent Res. Devel. Organic Chem. 2002, 5, 225.
4. RuH2(PPh3)2 (a) Horino, H.; Ito, T.; Yamamoto, A. Chem. Lett. 1978, 17. (b) Ito, T.;
Horino, H.; Koshiro, Y.; Yamamoto, A. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1982, 55, 504.
5. RhH(CO)(PPh3)3 (a) Grigg, R.; Mitchell, T. R. B.; Sutthivaiyakit, S. Tetrahedron 1981, 37, 4313. (b) RhH(PPh3)4 Maussoui, M.; Beaupere, D.; Nadjo, L.; Uzan, R. J.
Organomet. Chem. 1983, 259, 345. (c) HM (Cr, Mo, W) Fuchikami, T.; Ubukata, Y.;
Tanaka, Y. Tetrahedron Lett. 1991, 32, 1199.
6. Rh(diphosphine)(CO)2
+ Bergens, S. H.; Fairlie, D. P.; Bosnich, B. Organometallics 1990, 9, 566.
7. For selected examples of Tishchenko reactions, see: Aluminum catalyzed reaction (a) Ooi, T.; Miura, T.; Takaya, K.; Maruoka, K. Tetrahedron Lett. 1999, 40, 7695.
Alkaline earth metal catalyzed reaction (b) Seki, T.; Hattori, H. Chem. Commun. 2001, 2510. (c) Seki, T.; Tachikawa, H.; Yamada, T.; Hattori, H. J. Catal. 2003, 217, 117.
(d) Crimmin, M. R.; Barrett, A. G. M.; Hill, M. S.; Procopiou, P. A. Org. Lett. 2007, 9, 331. Sm-amide catalyzed reaction: (e) Chen,Y.; Zhu, Z.; Zhang, J.; Shen, J.; Zhou, X.
J. Organomet. Chem. 2005, 690, 3783. NHC (f) Chan, A.; Scheidt, K A. J. Am. Chem.
Soc. 2006, 128, 4558. SmI2 i-PrSH (g) Hsu, J. L.; Chen, C. –T.; Fang, J. -M. Org.
Lett. 1999, 1, 1989. SmI2(OBu-t) (h) Uenishi, J.; Masuda, S.; Wakabayashi, S.
Tetrahedron Lett. 1991, 32, 5097. Lanthanide (La, Nd) (i) Onozawa, S.; Sakakura, T.;
Tanaka, M.; Shiro, M. Tetrahedron 1996, 52, 4291. (j) Lange, G. L.; Organ, M. G.
Synlett 1991, 9, 665.
63
8. Rh catalyzed enantioselective intramolecular Tishchenko reaction: (a) Shen, Z.; Khan, H. A.; Dong, V. M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2916. Ir catalyzed reaction: (b) Suzuki, T.; Yamada, T.; Watanabe, K.; Katoh, T. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2005. 15, 2583.
9. For our recent work on RuHCl(CO)(PPh3)3 catalyzed transformation, see: (a) Omura, S.; Fukuyama, T.; Horiguchi, J.; Murakami, Y.; Ryu, I. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 14094. (b) Fukuyama, T.; Doi, T.; Minamino, S.; Omura, S.; Ryu, I. Angew. Chem. Int.
Ed. 2007, 46, 5559. (c) Doi, T.; Fukuyama, T.; Minamino, S.; Husson, G.; Ryu, I.
Chem. Commun. 2006, 1875. (d) Doi, T.; Fukuyama. T.; Minamino, S.; Ryu, I. Synlett 2006, 3013. (e) Doi, T.; Fukuyama. T.; Horiguchi, J.; Okamura, T.; Ryu, I. Synlett 2006, 721.
10. For intramolecular Tishchenko reaction of keto aldehydes, see: Organo molecular catalyzed reaction (a) Chan, A.; Scheidt, K. A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 4558. Ir catalyzed reaction (b) Suzuki, T.; Yamada, T.; Watanabe, K.; Katoh, T. Bioorg. Med.
Chem. Lett. 2005. 15, 2583. Sm catalyzed reaction (c) Hsu, J-L.; Chen, C-T.; Fang, J-M. Org. Lett. 1999, 12, 1989. (d) Chuang, T. H.; Fang, J. M; Jiaang, W. T.; Tsai, Y.
M. J. Org. Chem. 1996, 61, 1794. (d) Uenishi, J.; Masuda, S.; Wakabayashi, S.
Tetrahedron Lett. 1991, 32, 5097. Al catalyzed reaction (e) Lange, G. L.; Organ, M. G.
Synlett 1991, 9, 665.
11. Rh-catalyzed intramolecular Tishchenko type reaction of keto aldehydes, Shan, Z.;
Khan, H. A.; Dong, V. M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2916.
12. (a) Knowles, W. S.; Tompson, Q. E. J. Org. Chem. 1960, 25, 1031. (b) Schenkel, L.
B.; Ellman, J. A. Org. Lett. 2004, 6, 3621.
13. Fakstorp, J.; Raleigh, D.; Schniepp, L. E. J. Am. Chem. Soc. 1950, 72, 869.
14. Padwa, A.; Kulkarni, Y. S.; Zhang, Z. J. Org. Chem. 1990, 55, 4144.
15. Garratt, P. J.; Vollhardt, K. P. C. Synthesis 1971, 423.
16. Ito, M.; Osaku, A.; Shiibashi, A.; Ikariya, T. Org. Lett. 2007, 9, 1821.
17. Edwers, D. J.; House, David.; Sheldrake, H. M.; Stone, S. J.; Wallace, T. W. Org.
Biomol. Chem. 2007, 5, 2658.
64
18. Bergens, S. H.; Fairlie, D. P.; Bosnich, B. Organometallics 1990, 9, 566.
19. Lindsell, W. E.; Palmer, D. D.; Preston, P. N.; Rosair, G. M. Organometallics 2005, 24, 1119.
20. Bovin, Y.; Callens, E.; Larrosa, I.; Henderson, D. A.; Oldham, J.; Burton, A. J.; Barrett, A. G. M. Org. Lett. 2005, 7, 4549.
65
第 3 章 ルテニウムヒドリド触媒を用いるジアルデヒドのカスケード型反 応
著者は、第2章のラクトン化反応のメカニズムについてScheme 3.1 (eq. 1)に示す 機構を推定した。一方、著者の研究室では、これまでにルテニウムヒドリド触媒に よりエノンとアルデヒドから1, 3-ジケトンの合成法を報告している1)。この反応の メカニズムは、エノンにルテニウムヒドリドが付加したルテニウムエノラートとア ルデヒドが反応し、生成したアルコキシルテニウム中間体のβ-水素脱離によりジケ トンが生成する機構である (Scheme 3.1、eq. 2)。
Scheme 3.1
H O
H O
[Ru] O[Ru]O
H -[Ru]-H
[Ru]-H
H O
O O
O
H H
O [Ru] O O [Ru]
O O O
H
[Ru]-H -[Ru]-H
β-elimination
hydroruthenation cyclization
O H
(eq.1)
(eq.2)
そこで、ベンズアルデヒドの隣接位にもう１つホルミル基があれば、アルデヒド とルテニウムエノラートとのカップリングにより生成したアルコキシルテニウム 種が、もう一方のアルデヒドと反応してアセタール様の中間体を生成し、続いてβ -水素脱離によりケトラクトンが生成するのではないかと考えた (Scheme 3.2)。 本章の内容は、以下のとおりである。RuHCl(CO)(PPh3)3を用いてエノンとジアル デヒドのカスケード型反応が進行し、ケトラクトンが生成することを見出した(第 １節)。また、本反応はジエンにも適用できることがわかった (第2節)。第3節で は、その他のクロスカップリング反応に関する検討を行った。以下に詳細を記述す る。
66 Scheme 3.2
R X
X =O, CH2
R
X [Ru]
R
X OO H
[Ru]
H OH O
[Ru] H
R
X O
O [Ru]
H -[Ru] H R
X O O
X =O, CH2
第1節 エノンとジアルデヒドのカップリング反応
アルゴン雰囲気下、エチルビニルケトン (1a)に o-フタルアルデヒド (2a)と 10
mol%のRuHCl(CO)(PPh3)3を加えトルエン溶液とし、90 ℃で5時間反応を行った。
反応液を濃縮後、残渣をNMRで確認したところ、期待した 3-(1-メチル-2-オキソ
-ブチル)-1(3H)-イソベンゾフラノン (3a)とラクトン4aがそれぞれ29 % (ジアステレ
オマー比、1.9 : 1)と71 %の収率で生成していた (Table 3.1、entry 1)。この結果から、
本反応はエノンとアルデヒドの分子間反応とジアルデヒドの分子内ラクトン化反 応が競争的に起こっているものと考えられた。そこで、カップリング体 3a の収率 を上げるために以下の条件検討を行った (Table 3.1)。
まず反応液の濃度を上げたところカップリング体 3a の生成率がわずかに向上し た (entry 2)。続いて、エノン1aを1.2当量から2.0当量に増やすことにより、42 % まで向上させることができた (entry 3)。さらに、エノン1aを5.0当量使用して反応 を行い、濃縮後の残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製したところ 3aを単離収率79 % (dr = 2:1)で得ることができた (entry 4)。また、ジアルデヒド2a をエノン1aに対して3.0当量用いた場合、3aの生成率は50 %であった (entry 5)。 なお、生成物の立体選択性は2~3 : 1であった。
67
Table 3.1 Cascade Reaction Leading to Keto Lactone 3a
H
H O
O O
RuHCl(CO)(PPh3)3
*
*
O O
O
O O
+ +
toluene, 90 oC, 5 h 10 mol%
1.2 1.2 2.0 5.0 1.0
29 (1.9 :1) 30 (2.0 :1) 42 (2.3 :1) 72 (2.0 :1)[c]
50 (2.6 :1)
1a (eq.) conc.(M) 3a (%)[a][b] 4a (%)[a]
0.17 0.25 0.25 0.25 0.17 1.0
1.0 1.0 1.0 3.0 2a (eq.)
71 61 44 26
-1a 2a 3a 4a
entry
[a]Yield based on 1H NMR analysis relative to Cl2CHCHCl2 as an internal standard.
[b] The number in parenthesis shows the ratio of diastereomers. [c] 3333aaaa was obtained 79 % isolated yield.
1 2 3 4 5
また、シリンジポンプを用いて試薬を連続投入する方法を検討した (Scheme 3.3、
Fig.3.1)。アルゴン雰囲気下、スクリューバイアルにエノン 1a と 10 mol%の
RuHCl(CO)(PPh3)3を加えトルエン溶液を調製した。ここへ90 ℃に加温しながらシ
リンジポンプで2aのトルエン溶液を5時間かけて加え、同温で30分間攪拌した。
反応液を濃縮し、NMRで確認したところ、カップリング反応による目的物3aがラ クトン体4aよりも多く生成していることがわかった。この結果は、同じく1aを2 当量としたTable 3.1、entry 3の結果よりも良く、有望と考えられる。
Scheme 3.3
+ O
RuHCl(CO)(PPh3)3
O O
O O O
1 : 0.3 : 0.3
2.0 equiv
2a 1.0 equiv
10 mol%
1a
toluene, , 5 h
3a 4a
2a
1H NMR ratio
+ +
H O
H O
90 ℃
68 Fig. 3.1
続いて他のエノンとジアルデヒドを組み合わせたクロスカップリング反応につ いて検討を行った (Table 3.2)。環状エノンであるシクロヘキセノン (1b)と芳香族ジ アルデヒド2aとの反応においても反応が進行しカップリング体3bとラクトン4a がそれぞれ43 % (dr = 4.4 : 1)と24 %の単離収率で得られた (entry 1)。また、エノン 1a、1bとジアルデヒド2b、2cとを組み合わせて反応を行ったところカップリング 体3c-3eがそれぞれ中程度の収率で得られた (entries 2-4)。
ベ ン ズ ア ル デ
ヒド (2a)のト
ルエン溶液
N2ライン
ス ク リ ュ ー バ イアル
エチルビニルケト ン (1a)と RuH 錯 体のトルエン溶液
（赤褐色）
69
Table 3.2 Cascade Reaction Leading to Keto Lactones[a]
O O O
O O
O O
OHC OHC
O O
O OHC
OHC
O O O
43 (dr = 2.2 : 1)
O O
O O
19
-44 24 O
O OHC
OHC O
1
1a 2c
1b 2c
2b 1b
2
3
60 (dr = 3.9 : 1) 4
3d
3e 3c 3b
entry enone 1 aldehyde 2
product 3 lactone 4
44 (dr = 2.8 : 1 ) 43 (dr = 4.4 : 1 )
4c
4c 4b yield [%]
2a 4a 1b
[a] Conditions: 3 (0.25 mmol), 1 (2.5 mmol), toluene (3 mL), catalyst (10 mol %), 90 ℃, 5 h.
また、脂肪族ジアルデヒドとエノンのクロスカップリング反応についても検討を 行った (Scheme 3.4)。エチルビニルケトン (1a)とグルタルアルデヒド (2d)をルテニ ウムヒドリド触媒存在下、90 ℃で13時間反応を行った。その結果、期待したラク トン体は得られずクロスカップリング反応が進行した1, 3-ジケトン体とバレロラ
クトン (4d)がわずかに得られたのみであり、原料が多く残った。この原因の一つと
しては、過去の1, 3-ジケトンの研究結果からも、エノンと脂肪族アルデヒドとの反 応性は芳香族アルデヒドに比べて低いことが挙げられる。また、脂肪族ジアルデヒ ドでは、芳香族アルデヒドに比べて立体が固定されていない。このため、生成した アルコキシルテニウム種ともう片方のアルデヒドとの反応が起こりにくかったこ とも原因の一つとして考えられる。
70 Scheme 3.4
H H
O O
+
90 oC, 13 h 10 mol%
RuHCl(CO)(PPh3)3
toluene, 0.25 M
O O
H O O
O + O
1a 5.0 equiv 2d 4d 5 % 7 %
次に、本カスケード反応のメカニズムをエノン1aとジアルデヒド2aを例に
Scheme 3.5に示す。エチルビニルケトン (1a)とルテニウムヒドリド錯体からルテニ
ウムエノラートAが生成し、続いてジアルデヒド2aの一方のホルミル基と反応し アルコキシルテニウム錯体Bを生成する。これがもう一方のアルデヒド基と反応し てアセタール様の中間体Cとなり、β−水素脱離によりラクトン3aが生成すると考 えられる。一方、このカスケード生成物が得られたことは、第2章のジアルデヒド のラクトン化のアルコキシルテニウムを経由して進行する提案と矛盾しないと考 える。
Scheme 3.5 A Possible Mechanism for Cascade Reaction with Enone
+
O RuHCl(CO)(PPh3)3
+ 10 mol%
4a
3a 70 % (dr = 2:1) 1a 5.0 equiv 2a
O [Ru]
[Ru]-H
O O
[Ru] H O O O
O[Ru]
H -[Ru]-H
O O
O H
OH O
toluene, 90 ℃, 5 h
C A
B
71
第2節 ジエンとジアルデヒドのカップリング反応
続いて、ジエンとジアルデヒドとのカップリング反応について検討を行った。ア ルゴン雰囲気下、イソプレン (5)にジアルデヒド2aと10 mol%のRuHCl(CO)(PPh3)3
を加えてトルエン溶液とし、90 ℃、24時間反応を行った。反応液を濃縮し、残渣 をNMRで確認したところ、期待した反応が進行し、3-(1，2-ジメチル-2-プロペニ ル)- 1 (3H)-イソベンゾフラノン (6)とラクトン4aがそれぞれ39 % (dr = 1.6：1)と 32 %で生成した (Scheme 3.6)。今後、最適条件の検討を行う必要があるが、カスケ ード型のラクトン合成法として有望と思われる。
Scheme 3.6
*
*
O O
2a 6
4a toluene, 90 ℃, 24 h
10 mol% RuHCl(CO)(PPh3)3
5
+ 5.0 equiv
39 % (dr =1.6 : 1) 32 % H
OH O +
本カスケード反応のメカニズムは、イソプレン (5)とルテニウムヒドリド錯体から π-アリル錯体Dが生成し、続いてジアルデヒド2aの一方のホルミル基と反応しア ルコキシルテニウム錯体Eを生成する。これがもう一方のアルデヒド基と反応して アセタール様の中間体Fとなり、β-水素脱離によりラクトン6が生成すると考えら れる (Scheme 3.7)。