とらおの有機化学

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Narasaka-Prasad還元は1,3-シンジオールを与えるジアステレオ選択的な還元反応

有機合成において、1つの原料から2つ以上の分子が創製できれば、機能性分子の性質改変や構造活性相関研究に役立ち、物質供給の多様性を広げてくれます。

たくさんの水酸基を有する天然有機物であるポリオール化合物の中には、ポリケチドのように生合成に由来する1,3-ジオール構造を有する物が多く、彼らの生物活性に非常に重要な役割を果たしています。

 

今回は、1,3-シンジオールをジアステレオ選択的に与えるNarasaka-Prasad reduction(奈良坂・プラサド還元)を取り上げたいと思います。

 

奈良坂・プラサド還元はホウ素原子のキレート能を利用した立体選択的還元

奈良坂-Prasad還元は、Et2BOMeなどのアルコキシジアルキルボランと水素化ホウ素ナトリウムを組み合わせて用いることで、β-ヒドロキシケトンから1,3-シンジオールを選択的に得る還元反応です。

 

シンの関係にある1,3-ジオールは、炭素鎖を横にジグザグ描いた時にひとつ飛ばしの位置にある2つの水酸基が、紙面上側、あるいは下側に揃って向いている立体化学になります。

 

奈良坂-Prasad還元は当初、トリアルキルボランが活性化剤として使われていましたが、一般性とジアステレオ選択性の向上を目指した検討によって、より優れたモノアルコキシボラン誘導体が見出されました。

Narasaka-Prasad-fig.1

反応機構はまず、原料とアルコキシボランが反応し、ボランの置換基交換が進行してホウ素錯体が形成されます。

この時、ボランの空のp軌道によってカルボニル基が活性化された6員環半イス型(half-chair)コンホメーションを取っていると考えられます。

これに対して、後で加えた水素化ホウ素ナトリウムが作用してケトンを還元するわけですが、還元反応はβ位の水素原子と同じ面から進行します。

Narasaka-Prasad-fig.2

仮に逆側の面から還元反応が進行したとすると、還元反応直後に与える生成物がねじれ舟型コンホメーションを取ることになるのですが、このコンホメーションが非常に不安定。

一方で、β位の水素原子と同じ面から還元が進行すると、反応直後の生成物はイス型コンホメーションを有する6員環中間体であり、より安定になります。

これら反応直後の中間体のエネルギー差が遷移状態の安定性にも影響するため、不安定なねじれ舟型中間体に向かう経路は敬遠され、1,3-シンのジオールを与えるほうへ反応が進行していくわけです。

 

カテコールボランや水素化ホウ素亜鉛[Zn(BH4)2]を用いても同じように1,3-シンジオールが得られるようですが、一般性の面では奈良坂-Prasad還元に軍配が上がりそうですね。

 

まとめ

奈良坂-Prasad還元は、1,3-アンチジオールを主生成物に与えるSaksena-Evans還元と相補的な還元反応であり、どちらも非常に重要な分子変換になります。

同じ原料から反応条件を使い分けることによって両方のジアステレオマーを選択的に供給できるため、セットで覚えたい反応ですね。

 

関連記事です。

相補的な役割を担うSaksena-Evans還元に関する記事です。1,3-アンチジオールが選択的に得られますよ。

www.tora-organic.com

こちらは、1,3-アンチジオールの片方が保護された状態で還元が行えるEvans-Tischchenko反応です。2つの2級アルコールの区別化は難しいので、この反応は有用ですね。

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水素化ホウ素試薬は、多様な還元能力を有していますね。Selectrideも特徴的な反応性を示す試薬のひとつです。 

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