Language
Country/Area
No result found
反転選択の魔法：金属触媒ヒドロホウ素化は生成物の位置選択にどのように影響するか？
化学における金属触媒ヒドロホウ素化反応は、有機合成における重要な技術であり、均一系触媒の多くの例の 1 つと考えられています。この技術の開発は、1975年に河野と伊藤がウィルキンソン触媒（Rh(PPh3)3Cl）が一見不活性なフェノールボラン（HBcat）に酸化付加してヒドロホウ素化反応を促進できることを報告したときに遡ります。
金属触媒ヒドロホウ素化により、炭素-炭素二重結合の官能基化がより効率的かつ選択的になりますが、これは無触媒ヒドロホウ素化では不可能です。
1985 年、Männig と Nöth は、ウィルキンソン触媒が実際に HBcat によるオレフィンのヒドロホウ素化を触媒できることを初めて実証しました。一方、触媒がない場合、ヒドロホウ素化反応は炭素基の還元につながります。その後の研究の進展により、遷移金属触媒ヒドロホウ素化は、官能基、位置、立体、化学選択性において独特の特性を持つことが判明しました。
反応メカニズム
Rh 触媒ヒドロホウ素化反応は、一般的に、トリフェニルホスフィン配位子からの Rh(I) 中心の解離によって進行すると考えられています。次に、水素化ホウ酸塩のB-H結合が酸化付加されて、16電子Rh(III)水素化物錯体を形成します。オレフィンの移動挿入により、アルキルRh(III)ホウ化物錯体の2つの位置異性体が得られます。
触媒の再生中に、ホウ酸エステルの還元的除去によって触媒が放出され、触媒サイクルが進行するプロセスが起こります。
しかし、オレフィンの配位機構に関しては学界内でもさまざまな見解があります。 Männig と Nöth が支持する解離メカニズムでは、オレフィンの配位はトリフェニルホスフィン配位子の喪失を伴うと想定されていますが、Burgess らが提案した複合メカニズムでは、オレフィンは配位子を失うことなく塩素に結合すると想定されています。計算手法の応用により、学者はこの分野を詳細に調査することができ、その結果、両方のメカニズムにはそれぞれ独自の根底にある裏付けとなる証拠があることが示されました。
選択性
Männig と Nöth によって提供された初期の証拠に加えて、(+)-プチロカウリンの全合成により、ケトンの存在下での末端オレフィンの選択的ヒドロホウ素化も実証されました。位置選択性に関しては、触媒ヒドロホウ素化の結果は非触媒反応の結果とは大きく異なり、配位子とオレフィンに応じてマルコフニコフ生成物または反マルコフニコフ生成物が得られます。触媒反応の位置選択性は、ビニルアレーンのヒドロホウ素化において特に優れています。
ウィルキンソン触媒または Rh(COD)2 (PPh3 存在下) はマルコフニコフ生成物を生成しますが、触媒が存在しない場合は反マルコフニコフ生成物が生成されます。触媒ヒドロホウ素化の高い位置選択性を説明するために、林はη3-フェニルRh錯体を含むメカニズムを提案しました。その後の研究は徐々に異なる置換基を持つオレフィンへと拡大していった。最も注目すべき成果は、1990年にブラウンと彼のチームがアキラル触媒とエフェドリン由来のキラルボランを用いて不斉ヒドロホウ素化を達成したことだ。選択性は一般的に低いが、ee値は90%です。
この分野での成果は、キラル触媒とアキラルボラン源、特に BINAP のようなキラルビスホスフィン配位子の使用によりさらに向上しました。複数の研究が進むにつれて、置換基を持つベンゼン環やオレフィンのより大きな置換基に対する成功例が徐々に現れ、触媒ヒドロホウ素化をより立体的に障害のあるオレフィンに拡張できるようになりました。
この技術は学術研究にとって広範囲にわたる意義を持つだけでなく、産業用途、特に複雑な構造と生物学的活性を持つ小分子の合成にも新たな展望をもたらします。
触媒ヒドロホウ素化の際、ホウ酸エステルの酸化生成物はアルコールに変換されることが多く、特に対称性およびキラルなアミノ基が必要な場合、合成の範囲が制限されます。コバルト水素化ホウ酸塩化合物の変換により、α-置換フェニルエチルアミンを合成することができ、その一部は商業的に価値のある化合物です。この技術は現在も開発が進められており、新たな方法で応用されています。
上記の研究結果と合わせて、今後の研究はどのようにして既存の合成限界を打ち破り、金属触媒ヒドロホウ素化技術のさらなる発展を促進するのでしょうか?
