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論文

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宇梶, 裕 ; Ukaji, Yutaka
出版情報: 平成17(2005)年度科学研究費補助金 基盤研究(C) 研究報告書 = 2005 Fiscal Year Final Research Report.  2004-2005  pp.10p.-,  2006-05-01.  金沢大学自然科学研究科
URL: http://hdl.handle.net/2297/48108
概要: 本研究では,構成する原子全てが生成物に含まれることからアトムエコノミーの点で非常に優れた不斉付加環化反応の革新を目的に,両鏡像体ともに入手可能な酒石酸エステル由来の複核キラル反応場において高効率的な各種エナンチオ選択的付加環化反応の実現を試 み,以下の成果を挙げた。 1.金属として亜鉛を用い,アミド置換基を有し,窒素上にp-メトキシフェニル(An)基を導入したニトロンの触媒的不斉1,3-双極子付加環化反応を試み,さらに(2S,4R)-4-hydroxyornithineの合成前駆体へと変換することができた。 2.亜鉛原子を二つ有するキラル反応場設計により,触媒的ニトロソ化合物の不斉ヘテロDiels-Alder反応に成功した。 3.ベンゾシクロブテノールから発生するo-キノジメタンの不斉Diels-Alder反応の開発を行ない,金属としてマグネシウム,亜鉛を用いる設計により,フマル酸ジエチルとのDiels-Alder反応がジアステレオおよびエナンチオ選択的に進行することを見出した。 4.酒石酸エステルのメチル亜鉛塩を活用する複核キラル反応場設計により,ニトロンへの亜鉛アセチリドの不斉求核付加反応により,対応する光学活性N-(プロパルギル)ヒドロキシルアミンが得られ,さらに反応中間体をそのまま昇温すると,分子内環化反応が引き続き進行し,対応する4-イソオキサゾリンが生成することを明らかにした。この反応では,添加剤を加えると光学純度が飛躍的に向上するという新奇な不斉増幅を観察することができた。さらに,触媒的な系に展開も可能であるという知見も得ることができた。<br />In order to develop a practical method for the construction of chiral molecules, we have designed a novel chiral system possessing multi-metal centers utilizing tartaric acid ester as a chiral auxiliary.A catalytic asymmetric 1,3-dipolar cycloaddition of nitrones possessing the N,N-diisopropylamide moiety to allylic alcohols was achieved to afford di- or trisubstituted isoxazolidines with excellent enantioselectivity of up to over 99% ee. The present asymmetric 1,3-dipolar cycloaddition was applied to the synthesis for the (2S,4R)-4-hydroxyornithine derivative.The regio- and enantioselective hetero Diels-Alder reaction of nitroso compound with dienol has been realized utilizing a catalytic amount of tartaric acid ester as a chiral auxiliary and the corresponding cycloadduct was obtained in complete regioselectivity with excellent enantioselectivity up to 84% ee.The asymmetric Diels-Alder reaction of o-quinodimethanes, generated from benzocyclobutenols in situ, with fumaric acid esters was achieved by utilizing diisopropyl (R,R)-tartrate as a chiral auxiliary to afford the corresponding optically active 1,2-cis-substituted 1-hydroxy tetrahydronaphthalene derivatives with enantioselectivity up to 83% ee.The asymmetric addition of alkynylzinc reagents, prepared in situ from dialkylzinc and 1-alkynes, to nitrones was achieved by utilizing di(t-butyl) (R,R)-tartrate as a chiral auxiliary to afford the corresponding optically active (R)-α-substituted propargylic N-hydroxylamines. By the addition of product-like N-hydroxylamine, unprecedented enhancement of enantioselectivity was observed to afford the N-hydroxylamines up to 95% ee.<br />研究課題/領域番号:16550031, 研究期間(年度):2004–2005<br />出典:「複核キラル反応場における複合的制御を基盤とする不斉付加環化反応の革新」研究成果報告書 課題番号16550031 (KAKEN:科学研究費助成事業データベース(国立情報学研究所))   本文データは著者版報告書より作成 続きを見る
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宇梶, 裕 ; Ukaji, Yutaka
出版情報: 平成14(2002)年度 科学研究費補助金 基盤研究(C) 研究成果報告書 = 2002 Fiscal Year Final Research Report.  2001-2002  pp.9p.-,  2003-03-01.  金沢大学自然科学研究科
URL: http://hdl.handle.net/2297/48109
概要: 環境破壊など負の作用を伴わず、自然界に適合した人類の持続的発展のためには、新概念に基づく新規物質合成法の確立が急務である。従来、金属一つを含む単核キラル反応場での反応が開発されてきたが、立体選択性が不充分である、触媒活性が低い、実現できない 反応があるために多段階の反応を要する、などの諸問題が山積していた。本研究ではキラル反応場の複核化という新概念の基に、個々に特徴ある機能を有する金属複数を、配位機能を考慮しながら積極的に集積した複核キラル反応場を構築することにより、単独の金属を用いるだけでは実現不可能な新規不斉合成反応の開発を行なった。特に両鏡像体ともに入手可能な酒石酸エステルの活用を計り、精密な制御が可能な反応場の構築を試みた。 ヒドロキシモイルクロリドよりも安定で取扱いが容易なアルドオキシムをニトリルオキシド源として用い、反応系内における直接酸化により単離困難なニトリルオキシドを系内調製し、アリルアルコールへの不斉1,3-双極子付加環化反応を試みたところ、対応する(R)-2-イソオキサゾリンが高エナンチオ選択的に得られることを明らかにした。また、再現性良い高エナンチオ選択性の発現には、1,4-ジオキサンの添加が極めて効果的であることを見出した。 ニトロソ化合物のヘテロDiels-Alder反応は、協奏的な付加環化により窒素原子と酸素原子を一つずつ含む六員環化合物を合成する反応であるが、現在までエナンチオ選択的反応の報告例はなかった。そこで、これまでに得た知見をもとに、ニトロソ化合物の不斉ヘテロDiels-Alder反応を試みたところ、亜鉛原子を二つ有するキラル反応場設計により、世界で初めてニトロソ化合物の不斉ヘテロDiels-Alder反応に成功した。 以上のようにキラル反応場の複核化という概念は、立体化学の制御に極めて有効であることを、実証できた。<br />The development of a practical and efficient method for the construction of chiral molecules is essential to explore new medicines and agricultural chemicals. In order to develop more efficient chiral environment, incorporation of multi metal centers should be more effective, because the cooperative action of the metals can efficiently control the stereochemical course of the reactants to produce the corresponding optically active chemicals.A catalytic asymmetric 1,3-dipolar cycloaddition reaction of a nitrone possessing diisopropyl amide moiety to g-substituted allylic alcohols was achieved by using diisopropyl (R,R)-tartrate as a chiral auxiliary to afford the corresponding 3,4,5-trisubstituted isoxazolidines with excellent enantioselectivity up to over 99% ee.The asymmetric 1,3-dipolar cycloaddition of nitrile oxides, generated in situ from aldoximes by direct oxidation with t-butyl hypochlorite, to 2-propen-1-01 was achieved by utilizing diisopropyl (R,R)-tartrate as a chiral auxiliary to afford the corresponding R-2-isoxazolines with high enantioselectivity up to 96% ee.γ-Lactams can be synthesized from the reaction of N-tosyl homoallylamines catalyzed by palladium and copper salts under normal pressure of CO and O2 at rt. Monocarbonylation proceeded by the use of [PdCl_2(CH_3CN)_2] and CuCl to afford 3-methyl-2-pyrrolidinones, while the use of PdCl_2 and CuCl_2] chaneged the reaction course to the dicarbonylation to produce 3-(alkoxycarbonyl)methyl-2-pyrrolidinones in good yield, respectively. In the presence of chiral bioxazoline ligand, the optically active γ-lactams could be obtained.<br />研究課題/領域番号:13640529, 研究期間(年度):2001–2002<br />出典:「キラル反応場の複核化に基づく新規不斉合成反応の開発」研究成果報告書 課題番号13640529 (KAKEN:科学研究費助成事業データベース(国立情報学研究所))   本文データは著者版報告書より作成 続きを見る
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宇梶, 裕 ; Ukaji, Yutaka
出版情報: 平成11(1999)年度 科学研究費補助金 基盤研究(C) 研究成果報告書 = 1999 Fiscal Year Final Research Report.  1998-1999  pp.8p.-,  2000-03-01.  金沢大学自然科学研究科
URL: http://hdl.handle.net/2297/48110
概要: 有用な生理活性を有する光学活性化合物の合成には任意の立体化学を有する光学活性化合物の合成法の確立が必要である。本研究では、両鏡像体共に入手容易な酒石酸エステルより調製される二核キラル反応場を設計し、種々の反応に対応できる触媒的不斉合成反応系 の確立を試みた。 γ位にエステル置換基を持つE体のアリルアルコールへのニトリルオキシド不斉1,3-双極付加環化反応を試みたところ、高い光学純度でtrans体の3,4,5-三置換-2-イソオキサゾリンを得ることができた。このtrans体の2-イソオキサゾリンは電子吸引性のエステル置換基の特徴を生かして、少量のDBUを作用させることによりcis体の2-イソオキサゾリンへ変換できることを見出した。従って、酒石酸エステルが両鏡像体ともに入手容易であることを考え合わせると、単一の出発物質から、簡便な方法で任意の立体化学を有する3,4,5-三置換-2-イソオキサゾリンが合成できる。 一方、イミン類への不斉求核付加反応の開発にも取り組み、ジエチル亜鉛とヨード酢酸エステルから調製されたReformatsky型試薬のイソキノリン骨格を有するニトロンへの不斉求核付加反応がエナンチオ選択的に進行することを見出した。さらに、基質としてo-アミノフェノールとアルデヒドから得られる非環状イミンを選び、Reformatsky型試薬による不斉求核付加反応を試みたところ、対応するβ-アミノ酸誘導体が高い光学純度で得られた。この反応では、水の添加が再現性の良い高光学純度の達成に必須である、という大変興味深い事実を見出した。 本研究は立体化学を任意に制御して各種光学活性化合物を合成できる画期的なものであり、有機合成化学に留まらず、医学、薬学、農学などの関連諸分野の21世紀に向けての飛躍的発展に大きく貢献できるものと考えられる。<br />It is strongly required to develop a practical and efficient method for the construction of chiral molecules to explore new biologically active medicines and agricultural chemicals. In this research, a new and novel chiral system possessing two metal centers utilizing tartaric acid esters was designed ; that is, if two reactants are bound to two different metal centers of the dialkoxide derived from tartaric acid ester, which might actually form the rigid 5/5-fused bicyclic dinucleating structure, they might be ideally oriented and/or activated by the metals and the following reaction might proceed in an enantioselective manner to afford the corresponding optically active products.The asymmetric 1,3-dipolar cycloaddition of nitrile oxides to ethyl (E)-4-hydroxy-2-butenoate was achieved by the use of diisopropyl (R,R)-tartrate as a chiral auxiliary to afford the corresponding 4,5-trans-2-isoxazolines, which were transformed to the corresponding 4,5-cis-2-isoxazolines by the treatment with a base through isomerization and lactonization.The asymmetric addition of the Reformatsky-type reagent, prepared in situ from diethylzinc and iodoacetic acid ester, to a carbon-nitrogen double bond in 3,4-dihydroisoquinoline N-oxides was achieved with enantioselectivity up to 86% ee. Furthermore, the asymmetric addition of the Reformatsky-type reagent to imines prepared from aldehydes and 2-aminophenol was also achieved to give β-amino acid derivatives. In order to realize reproducible higher stereoselection, the addition of a small amount of water was crucial.<br />研究課題/領域番号:10640515, 研究期間(年度):1998–1999<br />出典:「酒石酸エステルを活用する二核キラル反応場の構築と光学活性化合物合成への応用」研究成果報告書 課題番号10640515 (KAKEN:科学研究費助成事業データベース(国立情報学研究所))   本文データは著者版報告書より作成 続きを見る
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宇梶, 裕 ; Ukaji, Yutaka
出版情報: 平成9(1997)年度科学研究費補助金 基盤研究(C) 研究成果報告書 = 1997 Fiscal Year Final Research Report.  1996-1997  pp.8p.-,  1998-04-01.  金沢大学理学部
URL: http://hdl.handle.net/2297/48111
概要: 有用な生理活性を有する有機化合物には、光学活性を有し、かつその骨格に環状構造を有するものが数多く存在する。それらの化合物の合成、構造活性相関の探究、更に新規医薬、農薬の創製のためには任意の立体化学を有する光学活性環状化合物の合成法の確立が必 要不可欠である。 本研究では、両鏡像体共に入手容易な酒石酸エステルより調製される金属ジアルコキシドが、付加環化反応の優れた不斉触媒であることを明らかにし、種々の形式の付加環化反応に対応できる触媒的不斉合成反応系の確立し、さらにその反応を利用し、環状構造を骨格に含む光学活性生理活性化合物の合成に応用することを行なった。 アリルアルコールにジエチル亜鉛、(R,R)-酒石酸ジエチル、ジエチル亜鉛、ジヨードメタンを順次作用させると、アリルアルコール部分とヨードメチル基とがそれぞれ酒石酸アルコキシドの異なる亜鉛に結合した二核キラル中間体が生成し、引き続くSimmons-Smith反応が立体選択的に進行し、光学活性シクロプロパンが得られることを見出した。また、ヒドロキシモイルクロリドより反応系内でニトリルオキシドを発生させる手法により、アリルアルコール部分とニトリルオキシドが二つの亜鉛に結合および配位した二核キラル中間体を生成することができ、1,3-双極子付加環化反応がエナンチオ選択的に進行し、合成中間体として有用な光学活性2-イソオキサゾリンを高立体選択的に得ることができた。また、1,4-ジオキサンのようなエーテル類を添加することにより、ニトリルオキシドの1,3-双極子付加環化反応の不斉触媒化を世界で初めて実現した。更にこの二核キラル反応場において電子吸引基を有するニトロンを反応させることにより、同様の不斉1,3-双極子付加環化反応を高立体選択的に進行させることにも成功した。<br />It is strongly required to develop a practical and efficient method for the construction of chiral molecules to explore new biologically active medicines and agricultural chemicals. It is obvious that the design of the specific chiral environment utililzing the chiral auxiliaries whose both enantiomers are easily available provides a useful way to prepare various optically active chemicals. Among such chiral auxiliaries, tartaric acid ester is one of the most promising and readily available candidates.In this research, a new and novel chiral system possessing two metal centers utilizing tartaric acid esters was designed ; that is, if two reactants are bound to two different metal centers of the dialkoxide derived from tartaric acid ester, which might actually form the rigid 5/5-fused bicyclic dinucleating structure, they might be ideally oriented and/or activated by the metals and the following reaction might proceed in an enantioselective manner to afford the corresponding optically active products. According to this hypothesis, we could develop an asymmetric Simmons-Smith reaction, asymmetric 1,3-dipolar cycloaddition reactions of nitrile oxides and nitrones. Easy availability of (R,R)- and (S,S) -tartaric acid esters has now made it possible to prepare both enantiomers of the required chemicals by quite simple procedures.<br />研究課題/領域番号:08640678, 研究期間(年度):1996–1997<br />出典:「不斉付加環化反応による高効率的・高選択的光学活性環状化合物の合成法の開発と応用」研究成果報告書 課題番号08640678(KAKEN:科学研究費助成事業データベース(国立情報学研究所))   本文データは著者版報告書より作成 続きを見る