学位授与番号 13301甲第4683号

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 Rh^I effected a cycloisomerization via a C(sp²)-H bond activation to produce the tricyclo[9.4.0.0^3,8]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 Rh^I 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 Rh^I, 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 Rh^I-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

H^b H^a

2 1

H^a H^b

Rh^I

X

• Y

Rh R R

H^a C-H

activation

A

•

Y R²R²

3

Rh^I [2+2+2]

cycloaddition

X R¹ X

Y R²R²

R¹ 4

X Rh

Y

R¹ R²R²

B

• Y

5

Rh^I [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

Rh^I [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

Rh^I

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

Rh^I 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

Rh^I

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．¹³

C

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

(I)

とアレン，アルキンの組み合わせを巧みに活用し，新規 環構築反応の開発に成功した．これらの成果はアレン化学に新たな展開をもたらすものであ り，その学問的価値は高い．よって，本論文は博士（創薬科学）に値するものと判定した．