寄稿論文 スーパールイス酸,スーパーブレンステッド酸触媒の設計 | 東京化成工業

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1 Ar n B() 3-n Ar 3 B BX 3 B(C 6 5 ) 3 B 3 Et 2 BCl 3 B(C 6 5 ) 3 B(C 6 5 ) 3 B(C 6 5 ) 3 α B (C 6 5 ) 3

2 1 C, 1 C(Me)X, or 1 C(Me) 3 Products (yield) SiMe B(C 6 5 ) 3 (2 10 mol%) C 2 Cl 2 2. aq. Cl or Me Me Me Me Me 94% 65% Scheme 1. 72% 65% B(C 6 5 ) 3 B(C 6 5 ) 3 B(C 6 5 ) 3 NBn 1 Products (yield) Bn N SiMe B(C 6 5 ) 3 (0.2 5 mol%) Bn toluene N aq. NaC Bn N Bn N t-bu t-bu t-bu 99% 99% Scheme 2. >99% B 3 Et 2 B(C 6 5 ) 3 B 3 Et 2 B(C 6 5 ) 3 B(C 6 5 ) 3 tert MAB B(C 6 5 ) 3 Table 1. Bu Lewis acid C Bu Bu alkyl shift hydride shift Lewis acid yield (%) alkyl shift:hydride shift B(C 6 5 ) 3 (1 mol%) >99 98: 2 B 3 Et 2 (200 mol%) 55 33:67 MAB (200 mol%) : 0

3 B(C 6 5 ) 3 α β Piers B(C 6 5 ) 3 B(C 6 5 ) 3 B(C 6 5 ) 3 B(C 6 5 ) 3 X Si 3 B(C 6 5 ) 3 (1 4 mol%) Si 3 toluene X reactivity: =Et > Me > B(C ) 3 (5 mol%) B(C ) 3 (5 mol%) SiEt 3 1 Et 3 Si Et 3 Si 2 =, alkyl hexane or C 2 Cl 2 hexane or C 2 Cl 2 reactivity: 1 =primary alkyl > secondary alkyl > tertiary alkyl B(C 6 5 ) 3 toluene - (C 6 5 ) 3 B Bu 3 Sn B(C 6 5 ) 3 Bu 3 Sn Scheme 3. DMAP DMAP Chen V(Tf) 2 V(Tf) 3 V= catalyst ( 1 C) C 2 2 > 1equiv 1equiv C 3 CN, rt catalytic activity : Sc(NTf 2 ) 3 > Sc(Tf) 3 > Bu 3 P > DMAP/Et 3 N Scheme 4.

4 conditions (a)~(c) 1 C C 2 2 1equiv 1equiv (a) TiCl 4 2AgCl 4 (1~10 mol%), (4-C 3 C 6 4 C) 2 (1.1 mol%), Me 3 SiCl (0.5 mol%), C 2 Cl 2, rt (b) Sc(Tf) 3 (1 mol%), (4-N 2 C 6 4 C) 2 (1.5 mol%), MeN 2, rt (c) TiCl(Tf) 3 (0.1 mol%), (Me 2 Si) 4 (2 mol%), toluene, 50~70 C Scheme 5. catalyst (0.1 mol%) anisole, 100 C catalyst time (h) yield (%) CTf >99 Sc(CTf 3 ) >99 Sc(NTf 2 ) Sc(Tf) ther examples Sc(CTf 3 ) 3 (1 mol%) t-bu anisole, 100 C Me CTf 3, Sc(CTf 3 ) 3, [ ] N or Cu(CTf 3 ) 3 (5 mol%) 7 anisole, 154 C t-bu 97% [ ] N 2 7 >99% Scheme 6. Me 3 SiNTf 2 Me 3 SiTf Me 3 SiNTf 2 NTf 2

5 Me 3 SiNTf 2 SiMe 3 1. NTf 2 (0.5 mol%), Et 2, rt, 0.5 h 2. Slow addition of 1 2 C at 78 C 3. 1 M aq. Cl T 1 2 Products (yield) 98% 92% 89% 91% Scheme 7. 1 C equiv 1 equiv Products (yield) [C(C 2 ) 10 ] n 97%, M n >39600 (n >200) fcl 4 (T) 2 (0.1~1.0 mol%) toluene azeotropic reflux ( 2 ) [C 1 C 2 2 C(C 2 ) 10 ] n [C(C 2 ) 8 C 2 (C 2 ) 10 ] n 97%, M n >65200 (n >200) 96%, M n >60900 (n >200) Scheme 8. f(iv) f(iv) Ti(IV) i-bu Et Bn catalyst (1 mol%) toluene azeotropic reflux ( Et), 4 h i-bu Bn TiCl 4 : 98% yield; fcl 4 (T) 2 : 0% yield Scheme 9. f(iv) Ti(IV)

6 Table 2. catalyst C C 2 toluene C mmol 1.1 mmol 1.0 mmol azeotropic reflux ( 2 ) 2 catalyst (mmol) 2 time (h) Yield (%) (octyl ester:cyclohexyl ester) TiCl 4 (0.02) fcl 4 (T) 2 (0.01) fcl 4 (T) 2 (0.02) (C 2 ) 3 (C 2 ) 3 1-adamantyl >99 (66:34) 99 (89:11) >99 (>99:1) fcl 4 (T) 2 f(iv) Ti(IV) Zr(IV) 1 2 n Products (yield) C 99% fcl 4 (T) 2 (10 mol%) MeCN or EtN 2, reflux t-bu 99% 1 2 n C 42% Scheme 10. MAD AT P t-bu t-bu Al t-bu Me t-bu MAD Scheme 11. Al ATP

7 α β AT P β α β C C C 1. Nu 2. Nu C C C ATP C C C ATP 1. Nu Nu C C C 2. Example 1. ATP Bu 2. BuBaI Bu 97% 97 : 3 Scheme 12. ATP ATP C 2 C 2 C 2 t-bu t-bumgcl Li C 2 Me i-pr i-prmgbr Li t-bu C 2 Me Li t-bu Cl ATP Li C 2 Me Li Me t-bu Li Me C 2 i-pr C 2 i-pr Li Li C 2 t-bu C 2 Scheme 13.

8 CCl Al Al ATP CCl ATP Scheme 14. Schematic Depiction of the Induced Conformational Changes of ATP as 'Molecular Tweezer' for Effective Inclusion of CCl (The three benzene rings correspond to the darkened phenyls.) α β ATP γ C 1. ATP (3.3 equiv) 2. LDA LiNi-Pr 2 ATP C ATP 99% >99 : 1 Scheme 15.

9 Zn C C 2 Cl 2, 78~0 C 91% 90% ee B B BAr Li Al 3 Kaufmann (1990) 26a) Yamamoto (1992) 26b) Shibasaki (1996) 26c) TiL 2 Ti eetz (1986); 26d) Mukaiyama (1990) 26i) Seebach (1987); 26e) Nakai, Mikami (1989); 26f) Umani-onchi, Tagliavini (1993); 26g) Keck (1993) 26h) Zr M M La M Kobayashi (1997) 26j) Shibasaki (1992) 26k) Scheme 16. MAD AT P SiAr 3 MAD design AlMe SiAr 3 Me 3 Si Me C 1. (10 mol%) 2. C 3 C 2 Ar=3,5-xylyl: 93%, 97% ee (syn), syn:anti=97:3 Scheme 17.

10 Sio-tolyl 3 Sio-tolyl 3 Ti(i-Pr) 4 azeotropic removal of i-pr C 1. (10 mol%) 2. C 3 C 2 C 53%, 95% ee (70% endo) Scheme 18. Ar Ar BCl 2 AlCl ) 3 Al AlMe 2 Ar Yamamoto (1998) 29a) Wulff (1993) 29b) Yamamoto (1995) 29c) Yamamoto (1997) 29d) i-pr i-pr t-bu ClAl Pu (1996) 29e) AlCl i-pr AlMe 2 AlMe Me 2 Al i-pr i-pr i-pr Yamamoto (2001) 29f) Br N Ti t-bu t-bu Carreira (1994) 29g) X Ti(B 4 ) 2 Enev (1998) 29h) M 1 M 2 X: C 2, M 1 =Ga, M 2 =Li: Shibasaki (1998) 29i) X: C 2, M 1 =Zr, M 2 =none: Kobayashi (1999) 29j) X: (C 2 ) 2, M 1 =Ga, M 2 =Li: Shibasaki (1998) 29i) X: C 2 C 2, M 1 =Ga, M 2 =Li: Shibasaki (2000) 29k) i-pr i-pr i-pr N Mo i-pr i-pr i-pr oveyda, Schrock (1999) 29l) i-pr t-bu N i-pr Mo t-bu oveyda, Schrock (2001) 29m) Pb(Tf) 2 Kobayashi (2000) 29n) Scheme 19.

11 CAB CAB α β α β CAB elmchen CAB CAB CAB i-pr i-pr C 2 B B N 2 S Ar Yamamoto (1988) 30a,g) Yamamoto (1990); 30h) elmchen (1990); 30i) Diels-Alder reaction 30a c) Kiyooka (1991); 30j) Masamune (1991); 30k) Corey (1991); 30l) etero Diels-Alder reaction 30d) arada (1996) 30m) Mukaiyama aldol reaction 30e) Sakurai osomi allylation reaction 30f) N B N C 3 Yamamoto (1999) 30n) 2 S Ar C 3 C SiMe 3 (10 mol%) EtCN, 78 C >99%, >99% syn, >99% ee Scheme 20. BINAP BINAP ( ) - BINAP Ag γ E/Z BINAP AgTf K T BINAP AgTf BINAP Ag

12 Si(Me) 3 Si(Me) 3 C C ()-BINAP (6 mol%), Ag (10 mol%) Me, 20 C to rt 94% anti, 94% ee ()-p-tol-binap Ag (10 mol%) Me, 78 C, 4 h 84% syn, 87% ee Si(Me) 3 Si(Me) 3 C C ()-BINAP (3 mol%), AgTf (5 mol%) K (5 mol%), 18-crown-6 (5 mol%) ()-BINAP (3 mol%), AgTf (5 mol%) K (5 mol%), 18-crown-6 (5 mol%) Scheme 21. T, 20 C, 4 h T, 20 C, 4 h 96% ee 92% anti, 93% ee V V(i-Pr) 3 cat. V(i-Pr) 3 cat. chiral hydroxamic acid, toluene N Me (15 mol%) V(i-Pr) 3 (5 mol%): 3 C 86% ee N N t-bu (1.5 mol%) V(i-Pr) 3 (1 mol%): 95% ee t-bu Scheme 22. T f NTf 2 CTf 3 NTf 2

13 α Tf catalyst hexane, reflux NTf 2 (1 mol%): 90% yield, 97% purity NTf 2 (10 mol%): 95% yield, 96% purity Tf (10 mol%): 92% yield, 89% purity Scheme 23. Tf C 6 5 CTf 2 ArCTf 2 Tf t-buli ArCTf 2 ArCTf 2 C 6 5 CTf 2 Tf Tf 2 N Tf 3 C Brønsted superacid ArCTf 2 Designer Brønsted superacid ArC 2 X C 3 S 2 Na 10 mol% Bu 4 NI EtCN, reflux ArC 2 Tf 1. t-buli, Et 2, -78 C 2. Tf 2, -78 C~ rt 3. 4 M Cl ArCTf 2 Example CTf 2 86% from C 6 5 C 2 Br CTf 2 Li Et 2 CTf 2 Scheme 24.

14 C 6 5 CTf 2 n-buli 1. [C 6 5 CTf 2 ]Li Tf Br benzene, 60 C benzene:t=1:1 Tf 0~70 C 2. 4 M Cl 2.71 mmol of Br/g resin 1.01 mmol Tf 2 CC 6 4 -unit/g resin Scheme 25. SAC-13 p Tf SiMe 3 Me C C C 2 Me 2 3 mol%: >99% vs. >99% 1 mol%: 94% vs. 39% i-pr Bz 2 Bz i-pr 3 mol%: 71% vs. 0% C PS-C 6 4 CTf 2 vs. Nafion SAC-13 Comparison of yield (%) under the same conditions SiMe 3 3 mol%: 89% vs. 2% C(Me) 3 Me Ac 2 Me Me Me 1 mol%: 54% vs. 25% 0.5 mol%: >99% vs. 16% Me SiMe 3 C 2 Me 3 mol%: 77% vs. <1% Scheme 26. ArB() 2 Ar 2 B CAB

15 ArB() 2 Ar 3 B Ar 2 B ArB() 2 ArB() 2 Sc(Tf) 3 ArB() 2 3,4,5-C 6 2 B() 2 or 3,5-(C 3 ) 2 C 6 3 B() 2 (1 mol%) 1 C N 1 CN equiv 1 equiv toluene, azeotropic removal of water Products (yield) NBn 92% N 99% active intermediate 1 B Scheme 27. N i-pr NBn 99% 96% (no epimerization) AB 2 m N NBP AA BB AB 2 C 1 C 2 2 N 2 N 2 Products [C 3,4,5-3 C 6 2 B() 2 (10 mol%) m-terphenyl-nbp=10:1 2 C N N] n [C [C 1 CN 2 N] n C N(C 2 ) 9 N] n Kevlar (98%, η inh =1.19 dl/g) conditions : 300 C (2 days) Nylon 9,T(M w =230,000) conditions: 200 C (1 day), 250 C (1 day), 300 C (1 day) Scheme 28.

16 C C 2 C 2 N 2 B() 2 C (3 mol%) NBn o-xylene toluene perfluorodecalin (1:1:1) or o-xylene azeotropic removal of water, 12 h >99% recovery of catalyst: >99% 1. rganic/fluorous bilayer system (temperature-dependent catalyst miscibility) heat cool to rt 1 C 2 N CN 2 3 organic layer ArB() 2 fluorous layer flask ArB() 2 bilayer, rt homogeneous, azeotropic reflux bilayer, rt reuse of a fluorous solution of ArB() 2 2. Liquid/solid separation system (temperature-dependent catalyst miscibility) 1 heat cool to rt C 2 N CN 2 3 organic layer flask ArB() 2 ArB() 2 bilayer, rt homogeneous, azeotropic reflux bilayer, rt reuse of ArB() 2 (solid) Scheme 29. Gladysz P[(C 2 ) 2 (C 2 ) 7 C 3 ] 3

17 Liquid/solid separation system (temperature-dependent catalyst miscibility) heat cool Me Me in octane organic layer flask in octane bilayer, rt homogeneous, 65 C bilayer, 30 C reuse of P[(C 2 ) 2 (C 2 ) 7 C 3 ] 3 (10 mol%, solid) Scheme 30. B(C 6 5 ) n () 3-n B(C 6 5 ) 3 (C 6 5 ) 2 B C 6 5 B() 2 (C 6 5 ) 2 B T (C 6 5 ) 2 B α α C SiMe 3 1. (C 6 5 ) n B() 3-n (2 mol%) C 2 Cl 2, 78 C, 1 h 2. (C 6 5 ) 3 B: (C 6 5 ) 2 B: C 6 5 B() 2 : 98% 89% 0% 0% 7% 0% Examples (C 6 5 ) 2 B (5 10 mol%) T, rt Ar B Ar Ar B Ar dehydration recovery >99% >99% >99% Scheme 31.

18 S B(C 6 5 ) n () 3-n (C 6 5 ) 2 B C 6 5 B() 2 B(C 6 5 ) 3 B(C 6 5 ) 3 (C 6 5 ) 2 B C 6 5 B() 2 B(C 6 5 ) 3 (C 6 5 ) 2 B (C 6 5 ) n B() 3-n (1 mol%) t-buc (6 equiv) ther examples (yield) toluene, 40 C, 3 h (C 6 5 ) 3 B: 48% (C 6 5 ) 2 B: 92% C 6 5 B() 2 : 0% 95% >99% 90% Scheme 32. lah S 3 -Sb 5 1 B LA α β 2 2 BLA α β ab initio

19 BLA 3 β β C 3 B B C 3 B ()-BLA 1 ()-BLA 2 ()-BLA 3 Diels Alder adducts C Br cat. 1 >99% exo >99% ee C C cat. 2 cat. 2 99% ee 90% endo 95% ee (S) C C 2 Et cat. 1 95% ee ML n anti-exo-ts N TMS t-bu ()-3 C 2 Cl 2 -toluene -78 C N C 2 t-bu 96% ee C 3 B C 3 Diene B 3 4 Nu - B N Scheme 33. BLA B LA B L A N Br - Me BBr 2 Kobayashi, Mukaiyama (1991) 44) N Sc(Tf) 3 N Kobayashi (1994) 45) Scheme 34.

20 BLA LBA 4 α S LBA LBA ( )-LBA E S Z ( S ) - L B A i-bu SiMe 3 SiMe 3 1. ()-LBA 4 (8 mol%) 2,6-dimethylphenol (110 mol%) toluene, 80 C 2. 2 i-bu 93% ee (S) SiMe 3 1 Si 3 2 overlap each other ()-LBA 5 Cl Sn Cl Cl SiMe 3 Cl The proposed transition state assembly Me SnCl 3 Me 3 SiCl SnCl 4 ()-LBA: 4 (=) 5 (=Me) 6 (=i-pr) SnMe 3 ()-LBA 4 or 5 toluene, -90 C (S)-LBA (1.2 equiv) SiMe 3 toluene, 78 C SiMe 3 86~87% yield 4: 9% ee; 5: 72% ee; 6 90% ee 89% ee (S) Scheme 35.

21 tert ( ) - LBA 5 SnCl 4 i-pr Sit-BuMe SiMe 3 2 (5 mol%) toluene, -78 C, 1 h Examples Sit-BuMe 2 Sit-BuMe 2 Sit-BuMe 2 Sit-BuMe 2 i-pr 99% isomeric purity 99% isomeric purity Sit-BuMe 2 ()-LBA 5 (5 mol%) toluene 78 C, 2 min Sit-BuMe 2 Sit-BuMe 2 42%, 97% ee 53% Scheme 36. L BA SEM SEM S EM

22 SnCl 4 Br 20 mol% C 2 Cl 2, 78 C Br Br 94% yield, 95% trans, 90% ee ( )-chromazonarol, 44% ee (=i-pr) ( )-ambrox, 75% ee (=o-bn) Scheme 37. SnCl 4 81% ee (=o-bn) tetracyclic terpene from Eocene Messel Shale, 77% ee (=o-bn) SiMe 3 SEM SnCl 4 SEM PrCl 125 C SEM 94% ee pyridine, rt SEM SEM SnCl 4 C 2 Cl 2 Cl SEM 97 C SEM: C 2 C 2 C 2 SiMe SEM 3 collidine reflux SEM 84% ee Bz SnCl 4 C 2 Cl 2 97 C limonene 93% ee Bz SnCl 4 C 2 Cl 2 78 C Scheme 38. cembrene 32% ee L ist

23 2 N N 2 2 N C (27 equiv) S 3 (3 mol%) chiral diamine (3 mol%) 23 C, 10 h 2 N chiral diamine: N N N N N N Product: 61%, 83% ee 41%, 84% ee 72%, 93% ee Scheme 39. 1) a),,. 1998, 56, 61. b) Ishihara, K.; Yamamoto,. Eur. J. rg. Chem. 1999, ) a) Ishihara, K.; anaki, N. Yamamoto,. Synlett 1993, 577. b) Ishihara, K.; unahashi, M.; anaki, N.; Miyata, M.; Yamamoto,. Synlett 1994, 963. c) Ishihara, K.; anaki, N.; unahashi, M.; Miyata, M.; Yamamoto,. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1995, 68, ) Ishihara, K.; anaki, N.; Yamamoto,. Synlett 1995, ) a) Maruoka, K.; Bureau,.; oi, T.; Yamamoto,. Synlett 1991, 491. b) Maruoka, K.; oi, T.; Yamamoto,. Tetrahedron 1992, 48, c) Maruoka, K.; Murase, N.; Bureau,.; oi, T.; Yamamoto,. Tetrahedron 1994, 50, ) a) Parks, D. J.; Piers, W. E. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, b) Blackwell, J. M.; oster, K. L.; Beck, V..; Piers, W. E. J. rg. Chem. 1999, 64, c) Gevorgyan, V.; Liu, J.-X.; ubin, M.; Benson, S.; Yamamoto, Y. Tetrahedron Lett. 1999, 40, d) Gevorgyan, V.; ubin, M.; Benson, S.; Liu, J.-X.; Yamamoto, Y. J. rg. Chem. 2000, 65, ) a) Gevorgyan, V.; Liu, J.-X.; Yamamoto, Y. J. rg. Chem. 1997, 62, b) Gevorgyan, V.; Liu, J.-X.; Yamamoto, Y. Chem. Commun. 1988, 37. 7) (Tf) (NTf 2 ) (CTf 3 ). 8) a),. 2001, 56, 64. b),. 2001, 54, ) öfle, G.; Steglich, V.; Vorbrüggen,. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1978, 17, ) Vedejs, E.; Diver, S. T. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, ) a) Ishihara, K.; Kubota, M.; Kurihara,.; Yamamoto,. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, b) Ishihara, K.; Kubota, M.; Kurihara,.; Yamamoto,. J. rg. Chem. 1996, 61, c) Ishihara, K.; Kubota, M. Synlett, 1996, ) rita, A.; Tanahashi, C.; Kakuda, A.; tera, J. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, ) Chen, C.-T.; Kuo, J.-.; Li, C.-.; Barhate, N. B.; on, S.-W.; Li, T.-W.; Chao, S.-D.; Liu, C.-C.; Li, Y.-C.; Chang, I-.; Lin, J.-S.; Liu, C.-J.; Chou, Y-C. rg. Lett. 2001, 3, ) Shiina, I.; Miyoshi, S.; Miyashita, M.; Mukaiyama, T. Chem. Lett. 1994, 515.

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