遷移金属触媒を用いたシクロブタノール類の新規連
続的環拡大反応の開発
著者
杉本 健士
号
355
発行年
2004
URL
http://hdl.handle.net/10097/15539
氏
名(本
籍)
学 位 の 種 類
学 位
記 番 号
学 位 授 与 年 月 日
学 位 授 与 の 要 件
研 究 科 、 専 攻
学 位 論 文 題 目
杉
本
健
士
博
士(薬
学)
薬
博
第355号
平
成17年3月25日
学 位 規 則 第4条
第1項
該 当
東 北 大 学 大 学 院 薬 学 研 究 科
(博士 課程)創
薬 化 学 専 攻
遷 移 金 属 触 媒 を用 い た シ ク ロ ブ タ ノー ル類 の新 規
連 続 的環 拡 大 反 応 の 開発
論 文 審 査 委 員
(主
査)教
授
井
原
正
教
授
根
東
義
助教授
廣
谷
隆
則
功
論 文 内 容 要 旨
当 研 究 室 で は こ れ ま で に 、 四 員 環 化 合 物 の 持 つ 高 い 反 応 性 に 着 目 し た パ ラ ジ ウ ム触 媒 に よ る 環 拡 大 反 応 の 開 発 を 行 い 、 炭 素 一 炭 素 結 合 り 生 成 を伴 う様 々 な 不 飽 和 結 合 を持 つ シ ク ロ ブ タ ノ ー ル の 連 続 的 環 拡 大 反 応 を 報 告 し て い る 。 例 え ば 近 年 、 π一ア リ ル パ ラ ジ ウ ム 中 間 体 の 形 成 を 引 き金 と し た 連 続 反 応 に よ り、 ア レ ニ ル シ ク ロ ブ タ ノ ー ル')お よ び 炭 酸 プ ロパ ル ギ ル 部 位 を持 つ シ ク ロ ブ タ ノ ー ル2)が 一 挙 に シ ク ロ ペ ン タ ノ ン誘 導 体 へ と変 換 さ れ る こ と を見 出 して い る(Scheme!)。 ・411επy15μ わ5π傭 ε4CンcZoわ 班 αη01罎乙 箒
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RCαrわoηylo野 ψr(∼ρツηyZ5μ わ5伽 ∫θ4Cンcloわ μ纏01
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Scheme1.Pd(0)一catalyzedcascaderingexpansionreactionofcyclobutanols 著 者 は こ れ ら の パ ラ ジ ウ ム 触 媒 を 用 い た 四 員 環 化 合 物 の 連 続 的 環 拡 大 反 応 に 着 目 し 、 本 法 に よ る 多 様 な 置 換 様 式 を持 つ シ ク ロ ペ ン タ ノ ン 誘 導 体 の 合 成 を 目 的 と して 、 基 質 上 の 不 飽 和 結 合 に つ い て の 検 討 お よ び 様 々 な 遷 移 金 属 触 媒 を 用 い て の 検 討 の 二 方 向 よ り、 炭 素 ミ炭 素 結 合 の 形 成 を伴 う新 規 連 続 反 応 の 開 発 を 行 っ た 。α71・
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2 Scheme2.Formationofπ ・al翼ylpa肱diumcomplexfromdiene こ れ ま で に1β 一ジ エ ン が ア リ ー ル パ ラ ジ ウ ム 種 と の 挿 入 反 応 に よ り π一ア リ ル 錯 体 を形 成 す る こ とが 知 ら れ て い る 。 例 え ばLarockら は 、 パ ラ ジ ウ ム 触 媒 存 在 下 フ ェ ノ ー ル1と ジ エ ン2と を 反 応 さ せ る と 、 ア リ一 ル パ ラ ジ ウ ム 種 へ の ジ エ ンの 挿 入 の 後 π一ア リルパ ラ ジ ウムパ ラジ ウム 中 間体4が 生 成 し、 続 く分 子 内 に 存 在 す る フ ェ ノ キ シ ドイ オ ン の 求 核 攻 撃 に よ りベ ン ゾ フ ラ ン 誘 導 体5が 生 成 す る こ と を 報 告 し て い る (Scheme2)3'0 そ こ で パ ラ ジ ウ ム 触 媒 を 用 い た 環 拡 大 反 応 の 新 た な 展 開 と し て 、1,3一ジ エ ニ ル 基 を 導 入 し た シ ク ロ ブ タ ノ ー ル を 基 質 とす る こ と を計 画 した 。 即 ち パ ラ ジ ウ ム 触 媒 存 在 下1β 一ジ エ ニ ル シ ク ロ ブ タ ノ ー ル と ア リ ー ル ハ ラ イ ドを 作 用 さ せ 検 討 を行 っ た 。 そ の 結 果 、 基 質6に 対 し触 媒 量 の パ ラ ジ ウ ム 錯 体 存 在 下 ヨ ウ 化 ア リ ー ル を作 用 させ る と、 予 想 した 反 応 が 進 行 し3一ア リ ー ル ー1一プ ロ ペ ニ ル 置 換 基 を持 つ シ ク ロ ペ ン タ ノ ン7が 生 成 す る こ と を 見 出 し た 。 さ ら に 、 本 成 績 体 か ら 同様 の 条 件 に て 位 置 選 択 的 な α一ア リ ー ル 化 反 応 が 進 行 して 成 績 体8が 生 じ る こ と を 明 らか に し、 そ れ ぞ れ の 成 績 体 を選 択 的 に 与 え る 条 件 を 見 出 す こ と が で き た (Scherne3)4>。
静!寸 一熱,併 蕊,
678 Scheme3.Palladium-catalyzedcascadeinsertionringexpansionreaction 近 年 、 遷 移 金 属 を触 媒 とす る 数 多 くの 反 応 が 報 告 され 、 そ れ と と も に多 様 な 反 応 中 間 体 が 提 唱 さ れ て き て い る 。 そ の な か で も二 つ の 不 飽 和 結 合 と の 反 応 で 形 成 さ れ る メ タ ラ サ イ ク ル 中 間 体 は 、 様 々 な 不 飽 和 結 合 か ら容 易 に 発 生 させ る こ と が で き 、 さ ら に 炭 素 ミ炭 素 結 合 の 生 成 を伴 う 多 様 な 触 媒 反 応 へ と展 開 し う る 可 能 性 を持 っ て い る 。 .ノH。〈 所>
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CeCf3.7H20 HOH』(「
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11 R 0 RIC7n Rl-1n13 Scheme4.Ruthenium-catalyzedalkylativeetherificationreaction一
14 R 0 最 近Trostら は ル テ ニ ウ ム 触 媒10存 在 下 ア レニ ル ア ル コ ー ル9と 不 飽 和 カ ル ボ;ル 化 合 物 を 作 用 させ るとル テ ナ サ イ ク ル の 形 成 を伴 っ た 分 子 内 環 化 が 進 行 す る こ と を見 出 し て い る 。 本 反 応 で は ル テ ナ サ イ ク ル 11の 形 成 後 、 π一ア リ ル ル テ ニ ウ ム 中 問 体12を 生 じ、分 子 内 に 存 在 す る 水 酸 基 の 求 核 攻 撃 を 受 け る こ と で 、 ア ル キ ル 化 ミ環 状 工 一 テ ル 化 が 連 続 して 進 行 し た フ ラ ン お よ び ピ ラ ン14が 得 られ て くる(Scheme4)5〕 。 著 者 は シ ク ロ ブ タ ノ ー ル 類 の 環 拡 大 反 応 の 新 た な展 開 と し て 、 ル テ ナ サ イ ク ル の 生 成 後 π一ア リ ル ル テ ニ ウ ム 中 間 体 の 形 成 を経 る本 反 応 に 着 目 し、 ル テ ニ ウ ム 触 媒 に よ る ア レ ニ ル シ ク ロ ブ タ ノ ー ル の 連 続 的 環 拡 大 反 応 を 計 画 し た 。 即 ち ル テ ニ ウ ム 触 媒 存 在 下 、 ア レニ ル シ ク ロ ブ タ ノ ー ル に(鴎β一不 飽 和 カ ル ボ ニ ル 化 合 物 を 作 用 させ れ ば 、 ル テ ナ サ イ ク ル の 形 成 に よ る 炭 素 ミ炭 素 結 合 の 形 成 を経 て π一ア リ ル ル テ ニ ウ ム 中 間 体 が 生 じ、 こ れ を 引 き金 と した 転 位 反 応 に よ り ア ル キ ル 置 換 基 を 持 つ シ ク ロ ペ ン タ ノ ンが 得 られ る と 予 想 し、 検 討 を 行 っ た 。 そ の 結 果 、 ル テ ニ ウ ム 触 媒 存 在 下 、 基 質15に 対 し不 飽 和 カ ル ボ ニ ル 化 合 物 を作 用 さ せ る と 目 的 と し た 反 応 が 進 行 し、 ア ル キ ル 側 鎖 を持 つ シ ク ロ ペ ン タ ノ ン16を 良 好 な 収 率 で 与 え る こ と を 見 出 し た(Scheme5)6)。 HOノ'.・o
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RlRl 1516 Scheme5.Ruthenium-catalyzedringexpansionreactionofallenylcyclobutanol 更 に 本 反 応 の 展 開 と し て ア セ チ レ ン 単 位 を 導 入 し た 基 質 を 用 い る こ と を計 画 し た 。 即 ち ア セ チ レニ ル シ ク ロ ブ タ ノ ー ル17と オ レ フ ィ ン 化 合 物 に 対 し ル テ ニ ウ ム 触 媒 を 作 用 さ せ れ ば 、 ル テ ナ シ ク ロ ペ ン テ ン18 を 経 由 し た の ち 環 拡 大 反 応 が 進 行 し て ア ル キ リ デ ン側.鎖 を持 つ シ ク ロ ペ ン タ ノ ン19が 得 られ る も の と 予 想 し、 検 討 を行 っ た(Scheme6)。≒
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藷 隆矧 一
18 0奇轡
R1 19 Scheme6.StrategyforRu-catalyzedringexpansionreactionofacetylenylcyclobutanol そ の 結 果 、 基 質20と メ チ ル ビ ニ ル ケ トン と に対 し ル テ ニ ウ ム 触 媒 を作 用 させ る と 、 炭 素 一炭 素 結 合 の 形 成 と環 拡 大 反 応 が 連 続 的 に 進 行 し、 ア ル キ リ デ ン側 鎖 を 持 つ シ ク ロ ペ ン タ ノ ン21を 与 え る こ と を見 出 し た 。 ま た 、 更 な る検 討 の 結 果 、 成 績 体 の オ レ フ ィ ン の 立 体 配 置 は ル テ ニ ウ ム 触 媒 の 選 択 に よ り制 御 可 能 で あ る こ とが 明 ら か と な っ た(Scheme7)。串
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Scheme7.Rutheniumcatalyzed血gex脚si・ 盤re裂cti・n・f「aceεyle盤y塁cycl・bu止 爾Rol
ま た 、 本 連 続 反 応 の 検 討 過 程 に お い て ル テ ニ ウ ム 触 媒 に よ る ア セ チ レ ニ ル シ ク ロ ブ タ ノ ー ル の 連 続 的 二 量 化 一環 拡 大 反 応 を 見 出 す こ と が で き た(Scheme8)7)。 RR 0
