稲垣　冬彦神戸学院大学薬学部分子薬学部門Key words : Z型配位子，金，環化反応，アルキン，触媒
精 官
Greenによって定義された遷移金属結体の配位子のタイプに基づくと[1]、金属触媒反応のほとんどすべての配位子は、L型（2e-ドナー）およびみまたはＸ型（1e-ドナー）配位子として分類される。一方、σ-アクセプターであるＺ型配位子を使用した触媒反応は報告例が少なく、触媒反応に及ぼすZ 型配位子の影響は未だ不明なままである。最近の我々の取り組みとして、Z配位子としてホウ素原子を金錯体に導入することによって触媒活性向上を達成することに焦点を当てている。具体的には、BourissouらのZ型配位子含有金錯体Au(DPB)Cl [2]に着想を得て、新規Z型配位子含有金錯体Au(DPB)LX  (DPB=diphosphine-borane、L 2 /Z-配位子)を設計し (図1)、アルキンとのいくつかの反応を検討した［3～7］。その結果、［2＋2］環化付加、7−exo環化、カルボキシル化、および［4＋2］環化付加反応において、Z型殖位子を含まない触媒に比べ、高い触媒活性を示すことが明らかとなった。これらの結果は、Au（I）→B相互作用の竜子効果が金属のルイス酸性度を増加させ、反応性が向上することを示唆している。なおPerkinらは、Z型配位子が隣接金属のd電子に与える電子的影響を考慮すべきであることを提唱している［8］、彼らの説に従った場合、 Au(DPB)ClやAu(DPB)LXでは、中心金属である金原子の電子配置は（Au→B）10と定義される。以上の背景から、著者らは新たにAu（III）とZ型配位子（ホウ素原子）を組み合わせた錯体Au(DPB)Cl 3を合成すれば、中心金属である金原子の電子配置は（Au→B） 8となり、より高いソレイス酸性の発現による新規触媒反応の創出が可能になるのではないかと考えた。図1.  Z型配位子（ホウ蒸原子）を有する金錯体従来はＺ型配位子にAu (I)を組み合わせていたが、今回、新たにＺ型配位子にAu (III)を組み合わせた新規結体Au(DPB)Cl 3を合成した。
まず、Au(DPB)ClとPhICl 2からAu(DPB)Cl 3を合成した。2006年、Echavarrenらは金触媒の形式酸化数の変化によって、環化反応の結果が異なることを報告している（図2）[9, 10]。イン-インドール体1に触媒量のAu（I）を添加すると7-exo型の環化反応が進行し、対応するアゼピン骨格2が主に生成する。一方、Au（III）を添加すると8 endo型の環化反応により、ヒドロアゾシン背格３が主成する。我々は、同じイン-インドール体１に、５ mol%のAu(DPB)Cl 3と20 mol%のAgSbF 6を加え、ジクロロメタン中、硫酸マグネシウム共存下、金温で撹拌したところ、前例とは異なり、非等価な二量化と3つの環化が同時に進行した7／5／7員環を有する生成物4がジアステレオ選択的に得られることを見出した。これは、4に示したように、4つのC-C結合形成、2度の分子内+1度の分子間反応、2つの4級炭茶構築を伴っている興味深い環化形式となっている。図2. 金触媒によるイン-インドール1の環化反応今回合成した新規触媒Au(DPB)Cl 3を用いると、従来の金触媒とは異なる反応性を示した。基質 laから環化体 4a への変換反応について、いくつか行った条件検討を図 3に示した。上述の条件にて反応を行ったところ、目的の生成物のNMR収率は60％であった（entry 1）。続いて、Au(DPB)Cl 3を添加しない条件や、 AuCl 3をAu(DPB)Cl 3の代わりに用いた条件では、目的の生成物は得られなかった（entries 2、3）。そのため、本反応はZ型配位子含有のAu(DPB)Cl 3の添加が必要である。次に、AgSbF 8を添加しない条件や、その他の銀塩を用いた検討を行ったところ、いずれも反応が進行しないが収率が低下する結果となった（entries 4～7）。硫酸マグネシウムを添加しない条件では収率が42％に低下し、硫酸マグネシウムの代わりに硫酸ナトリウムを添加したところ、収率は若干低下するものの53%に留まった（entries 8、9）。またモレキュラーシープ3 Åや4 Åを硫酸マグネシウムの代わりに用いたが、この場合には目的の生成物が得られなかった（entries 10、11）。溶媒をジクロロメタンからトルエンやTHFに変更したところ、収率は著しく低下した（entries 12、13）。最後に、基質を反応溶液に徐々に滴下する条件で検討したところ、NMR収率は81%まで向上し、単離収率では76%になった（entry 14）。
a Crude yield was determined by 1H NMR with 1,1,2,2-tetrachloroethane as an internal standard. ° Substrate was slowly added to the mixture of catalysts and MgSO 4 in DCM. c Isolated yield.
図3.触媒条件の最適化
種々条件を検討したところ、entry 1およびその改良法であるentry 14が好結果を示した。以上の検討から、図３のentry 14あるいは１の条件を用いて、基質適用範囲について検討を行った（図４）。基質１のスルホンアミド部ベンゼン環上の置換基R 1にメチル基やnプロピル基セプチル基を有する基質では、いずれも目的の生成物4b〜4dが得られ、収率はそれぞれ74、62、71％となった。置換基R 1にヘテロ原子を持つメトキシ基やsp²混成軌道を有するフェニル基を用いた場合にも反応は進行し、それぞれ対応する環化体4e、4fがそれぞれ71、 74%で生成した。次に、置換基R 1に電子求引性基であるフッ素基やトリフルオロメチル基、ニトロ基を持つものを検討したところ、これらの場合にも目的の環化が進行し、対応する生成物4g～4iをそれぞれ61、63、65％で与えた。なお、置換基Ｒ1にニトロ基を有する環化体4iのX線結晶構造解析により、生成物の構造が確かなものであることを確認している(図5)。インドール上に置換基を導入することも可能であり、R 1にメチル基、インドール上置換基R 2にメトキシ基を導入した基質1jから目的の環化体4jを61％収率で得た。一方で、インドール上にクロロ基を有する基質1kやスルホニル基の代わりにペンジル基をもつ基質11、スルホンアミドの代わりにマロン酸ジメチルを導入した基質1mでは、目的の環化体は得られなかった（図6)。
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結論として、今回我々は、L 2 / Z配位子とAu（III）を組み合わせた新規金錯体Au(DPB)Cl 3を合成し、この金錯体とAgSbF 8から調製したAu(DPB)(SbF 8) 3触媒をイン-インドール基質1との環化反応に適用したところ、スピロ構造を含む7／5／7員寮の3環式構造を有する生成物4が得られることを見出した。これは、非等価な二量化と4つのC-C結合形成、2つの4級炭素構築を伴いながら高ジアステレオ選択的に進行する興味深い反応である。反応機構として、 2つの分子内7-exo環化反応と、非等価な分子間[3+2]環化付加反応による二量化が進行し、生成物を形成していると考えている。なお、従来の金触媒では生成物4は得られなかった。このことから、 (Au→B)  °型の竜子配置を有することで従来の金触媒よりも高いルイス酸性獲得に成功した結果、新規反応性を創出できたと考えている。図4.イン-インドール体1の基質適用範囲スルホニル基Ｒ¹やインドール部分Ｒ²に種々の感応機を導入して反応性を検討した。いずれも目的の生成物が得られた。図5.  環化体4iのORTEP図  (H 2 O、CH 2 Cl 2は非表示)二量化による生成物の構造や相対立体配置は、X線構造解析により確実なものとなった。