ロジウム触媒によるアレン活性化を基軸とする環構 築法の新たな展開
著者 河口 康晃
著者別表示 Kawaguchi Yasuaki
雑誌名 博士論文要旨Abstract
学位授与番号 13301甲第4683号
学位名 博士(創薬科学)
学位授与年月日 2018‑03‑22
URL http://hdl.handle.net/2297/00051374
doi: 10.1002/anie.201713096
Creative Commons : 表示 ‑ 非営利 ‑ 改変禁止 http://creativecommons.org/licenses/by‑nc‑nd/3.0/deed.ja
氏 名 学 位 の 種 類 学 位 記 番 号 学 位 授 与 の 日 付 学 位 授 与 の 要 件 学 位 授 与 の 題 目 論 文 審 査 委 員
河口 康晃 博士(創薬科学)
医薬保博甲第166 平成30年3月22日
課程博士(学位規則第4条第1項)
ロジウム触媒によるアレン活性化を基軸とする環構築法の新たな 展開
主査 稲垣 冬彦 副査 向 智里 副査 国嶋 崇隆 副査 松尾 淳一 副査 北村 正典
学位論文要旨
1
This thesis consists of new entry to ring-closing reactions based on activation of allenes by rhodium catalysts.
Treatment of the benzylallene-internal alkynes possessing an electron withdrawing group on the allenyl moiety 10 with RhI effected a cycloisomerization via a C(sp2)-H bond activation to produce the tricyclo[9.4.0.03,8]pentadecapentaene 11 (Scheme 4). It was proposed that this reaction involves consecutive formation of the rhodabicyclo[4.3.0] intermediates and σ-bond metathesis between the C(sp2)-H bond on the benzene ring and the C(sp2)-Rh bond. On the other hand, treatment of the benzylallene-internal alkyne species 10 (Y = alkyl) with RhI dramatically changed the ring-closing mode to furnish the hexahydrophenanthrenes 12 in high yields. On the basis of these results, a plausible alternative mechanism for the previously reported cycloisomerization of the benzylallene- terminal alkynes (10→2) was proposed.
Upon exposure to a catalytic amount of RhI, homopropargylallene-alkynes 5 effected a novel cycloisomerization accompanied by the migration of alkyne moiety of its homopropargyl functionality to produce the six/five/five tricyclic compounds 13 in good yields (Scheme 5). The plausible mechanism could be proposed on the basis of the experiment using the 13C-labeled substrate.
The resulting tricyclic derivatives 13 were further converted into the corresponding bicyclo[3.3.0]
skeleton 14 with cis-vicinal dihydroxyl functionality.
A highly chemo- and regioselective partially intramolecular RhI-catalyzed [2+2+2] cycloaddition of allene-alkynes 7 with alkynes 8 was described (Scheme 6). A range of diverse tetralin derivatives 9 could be synthesized in good to excellent yields, in which the allene-alkynes served as synthetic equivalent to the diynes. A high regioselectivity could be observed when allene-alkynes were treated with unsymmetrical alkynes.
1
6 7
2 (Scheme 1)1
(A)
2 (Scheme 4)
Scheme 1
3 B
[2+2+2] 3 4
(Scheme 2)2 [2+2+2]
[4.1.0]
5 [2+2+2]
6 (Scheme
5)
Scheme 2 3
B
π [2+2+2]
7 8 [2+2+2]
(Scheme 3) X
•
Y R R
X
Y R R
Hb Ha
2 1
Ha Hb
RhI
X
• Y
Rh R R
Ha C-H
activation
A
•
Y R2R2
3
RhI [2+2+2]
cycloaddition
X R1 X
Y R2R2
R1 4
X Rh
Y
R1 R2R2
B
• Y
5
RhI [2+2+2]
cycloaddition
X R1 X
Y
R1 6 R3
R2
R2 R2
R3 R3
3 Scheme 3
1. C-H 3
10 [RhCl(CO)2]2
2 (Scheme 4)
2 11
12 (10 2)
Scheme 4
2. C(sp3)-C(sp) 4
5 [RhCl(CO)2]2
[2+2+2] 6 (Scheme 2) sp3 sp
6/5/5 13
• Y
7
RhI [2+2+2]
cycloaddition
X R1 X
Y
R1 9
R3 (R2) R2
R3 8 +
R2 (R3)
X
•
Y R2R2
R1 H 10
X
R2 R2
R1 Y
H X
Y
R2 R2
R1 H X
Y
H R2 R2 H
11 (Y=EWG)
12 (Y=alkyl) 2
RhI
C-H activation
R1≠H R1=H
X Rh
Y
R1 R2 R2
H X
R1 H Y
Rh R2 R2
R1≠H
4
(Scheme 5) 13C σ-bond metathesis
13 one-pot mCPBA
cis 14
Scheme 5
3. [2+2+2]
5
Rh/BINAP 7 8 [2+2+2]
9
(Scheme 6) (i)
(ii) ( )
[2+2+2]
π
Scheme 6
1. Kawaguchi, Y.; Yasuda, S.; Kaneko, A.; Oura, Y.; Mukai, C. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 7608-7612.
2. Ohta, Y.; Yasuda, S.; Yokogawa, Y.; Kurokawa, K.; Mukai, C. Angew. Chem. Int. Ed. 2015, 54, X
• R3 R3 Y
R2 R1
RhI C(sp3)-C(sp)
activation X Y
R1 R2 R3 R3
5 13
[O] then H+ one-pot
X Y
R1 R3 R3
14 H
O H
R2 OH
X Rh
Y R3R3
R1 R2
X
R1 Y
Rh R3 R3
R2 σ-bond
metathesis alkyne migration
X
• Y
R1 7
RhI
chemo- and regioselective X
Y
R2
R3 R1 9
X Rh
Y
R1
R2 R3 8
5 1240-1244.
3. a) Kawaguchi, Y.; Yasuda, S.; Mukai, C. Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 10473-10477.
b) Kawaguchi, Y.; Yasuda, S.; Mukai, C. J. Org. Chem. 2017, 82, 7666-7674.
4. Kawaguchi, Y.; Yabushita, K.; Mukai, C. Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201713096.
5. Yasuda, S.; Kawaguchi, Y.; Okamoto, Y.; Mukai, C. Chem. Eur. J. 2016, 22, 12181-12188.
審査結果の要旨
申請者はロジウム(I) 触媒存在におけるベンジルアレンーアルキン体及びホモプロパルギ ルアレンーアルキン体の分子内環化異性化反応,並びにアレンーアルキン体とアルキンとの
分子間
[2+2+2]
環化反応を検討し,以下の成果を得た.(1)アレン上に電子求引性置換基を有するベンジルアレンーアルキン体をトルエン或はキ シレン中 [RhCl(CO)2
]
2と共に還流すると,ヘキサヒドロフェナントレンが高収率で得られ ることを見出した.一方,電子供与性置換基を有する基質では,全く異なった構造を有する 三環性化合物が得られることを明らかにした.更に,重水素を有する基質を用いた実験を行い,反応機構の解明を試みた.
(2)ホモプロパルギルアレンーアルキン体をロジウム
(I)
触媒と処理すると,アルキンの 転位を伴った環形成反応が進行し,6/
5/
5員環からなる三環性骨格が生成することを見出 した.13C
で標識した基質を用いた実験等により,反応機構に考察を加えた.(3)ロジウム
(I)
触媒存在下,アレンーアルキン体とアルキンとの環化反応を検討したと ころ,分子間[2+2+2]環化反応が速やかに進行し,対応するテトラリンが得られることを見 出した.また,非対称アルキンを用いた際には,高い位置選択性が認められることも確認し ている.以上の様に,申請者はロジウム