課題番号 ：S-19-NR-0002
利用形態 ：共同研究
利用課題名（日本語） ：新規有機合成法の開発
Program Title (English) ：The Development of New Synthetic Methods
利用者名（日本語） ：山崎　祥子
Username (English) ：S. Yamazaki
所属名（日本語） ：奈良教育大学
Affiliation (English) ：Nara University of Education

１．概要（Summary ）
スチレン修飾アミド誘導体のルイス酸による、または熱的環化反応を調べた。(E)/(Z)-4-アリール-3-ブテニルアミドのルイス酸を用いる反応では、分子内立体特異的[2+2]環化付加反応でtrans/cis-シクロブタン縮環含窒素6員環を主生成物としてそれぞれ得た。(E)-5-フェニル-4-ペンテニルアミドのAlCl3との反応では、trans-シクロブタン縮環含窒素7員環が得られた。さらにα-ブロモスチレン誘導体の分子内環化反応についても検討した。関連して、α-ハロスチレンと求電子性アルケンの分子間付加反応について調べた。

２．実験（Experimental）
未知化合物であるすべての生成物の構造決定のために1H, 13C-NMR, 赤外吸収, 質量分析スペクトルおよび元素分析を行った。質量分析スペクトルは、JEOL JMS-700装置を用いた。

３．結果と考察（Results and Discussion）
縮環化合物の分子内環化反応による立体選択的合成は興味深い。エテントリカルボン酸シンナミルアミドの分子内環化付加による縮環含窒素5員環生成を最近見出した1,2。本研究では炭素伸長スチレン修飾アミド及びα-ブロモスチレン修飾アミドのルイス酸によるまたは熱的環化反応を詳細に調べた。
(E)-4-アリール-3-ブテニルアミド1Eの触媒量のルイス酸InBr3, AlCl3などを用いる反応では、trans-シクロブタン縮環含窒素6員環3を主生成物として低収率ながら立体選択的に得た。さらに (E)-5-フェニル-4-ペンテニルアミドの1当量のAlCl3を用いる反応で、trans-シクロブタン縮環含窒素7員環4を42%の収率で得た。エテントリカルボン酸ジエステル5 と(E)-3-フェニル-3-ブロモ-2-プロペンアミン6Eとの反応では、室温ではアミド縮合体7Eが得られ、連続的および段階的加熱条件下でcis縮環三環性化合物8が得られている。7EとSnBr4との反応では9が主生成物として得られた。一方、5 と6Zとのアミド縮合反応では10が得られた。さらに一炭素伸長体12ZとSnBr4との反応で、trans縮環13が38%の収率で得られた。反応の選択性をDFT計算を用いて考察を行っている。

Scheme 1
次にα-ハロスチレン(X=F,Cl,Br,I)15と求電子性アルケン、エテントリカルボン酸エステル14とのハロゲン化スズ等ルイス酸促進によるC-C結合形成反応を調べた。ハロアルケンをC-C結合形成に用いたルイス酸触媒の反応は少ないが、ハロゲンを反応促進置換基としてイオン的な反応で活用する報告例がある3。
α-ブロモスチレン15a,bの反応では、共役付加を通る[2+2]環化付加16、アルケン付加17などの生成物が立体選択的に得られた(Table 1)。α-ハロスチレン(X=F,Cl,I)15e,c,dの反応では、選択性、収率が低かった。異なるハロゲン化金属を用いるとハロゲン交換が起こった。

Table 1. Reaction of 14 and 15
entry 15 R Ar X Lewis acid temp. time product X yield (%)
1 15a Et Ph Br SnBr4 r.t. 1 h 16a Br 55
2 15a iPr Ph Br SnBr4 r.t. 3 h 16b Br 59
3 15a Et Ph Br SnCl4 -78 ºC 1 h 16a Bra 60a
4 15a Et Ph Br SnCl4 r.t. 1 h 17 Clb ca. 64
5 15a Et Ph Br Sc(OTf)3/ TMSBre r.t. 17 h 17/18 Br 44/19
6 15b Et 4-Me-C6H4 Br SnCl4 -78 ºC 1 h 16c Cl 23
7 15c Et Ph Cl SnCl4 r.t. 17 h 17 Cl 49c
8 15d Et Ph I SnBr4 r.t. 17 h 16a/18 Br 25/30d
9 15d Et Ph I SnCl4 r.t. 17 h 17 Cl 26d
10 15e Et Ph F SnCl4 r.t. 17 h 17/18 Cl 22/22
a Br:Cl = 3.7:1. Total yield. b A trace amount of X = Br is contained. c Obtained as a mixture with 14. d Obtained as a mixture with possible 17 (X=I). e Sc(OTf)3 (0.2 equiv.)/TMSBr (0.9 equiv.) in 1,2-dichloroethane.

４．その他・特記事項（Others）
参考文献:
(1) Yamazaki, S.; Sugiura, H.; Ohashi, S.; Ishizuka, K.; Saimu, R.; Mikata, Y.; Ogawa, A. J. Org. Chem. 2016, 81, 10863.
(2) Sugiura, H.; Yamazaki, S.; Go, K.; Ogawa, A. Eur. J. Org. Chem. 2019, 204.
(3) Holt, C.; Alachouzos, G.; Frontier, A. J. J. Am Chem. Soc. 2019, 141, 5461–5469.
謝辞: 共同研究者の森本積先生、質量分析をして頂きました西川嘉子様、山垣美恵子様に感謝致します。

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) Yamabe, S.; Tsuchida, N.; Yamazaki, S. ChemistrySelect 2019, 4, 4962–4966.
(2) Yamabe, S.; Tsuchida, N.; Yamazaki, S. Int. J. Chem. Kinet. 2019, 51, 831–839.
(3) Sugiura, H.; Yamazaki, S.; Ogawa, A. J. Heterocyclic Chem. 2019, 56, 2592-2603.
(4) Yoshikawa, N.; Yamazaki, S.; Kato, N.; Sawai, M.; Noda, K.; Kanehisa, N.; Nakata, E.; Takashima, H. ChemistrySelect 2019, 4, 13284-13294.
(5) Yamabe, S.; Tsuchida, N.; Yamazaki, S. J. Phys. Chem. B 2020, 124, 1374−1382.
(6) Yasui, S.; Yamazaki, S. J. Phys. Org. Chem. 2020;e4021.
(7) S. Yamazaki, K. Katayama, T. Morimoto, The 21st European Symposium on Organic Chemistry. (ESOC2019),2019年7月16日
(8) S. Yamazaki, K. Iwata, T. Morimoto, 12th International Symposium on Integrated Synthesis (ISONIS-12),2019年11月22日
(9) S. Yamazaki, K. Katayama, H. Sugiura, A. Ogawa, T. Morimoto, 12th International Symposium on Integrated Synthesis (ISONIS-12),2019年11月22日
(10) 山崎祥子,岩田健太郎,片山耕太郎,王智超,杉浦弘隆,小川昭弥,日本化学会第100春季年会,千葉,2020年3月22日
(11) 山崎祥子,片山耕太郎,森本積,日本化学会第100春季年会,千葉,2020年3月22日

６．関連特許（Patent）
なし。