水を直接使った立体選択的なアルコール合成に世界初成功~触媒の力で石油化学原料と水から医薬品・香料の精密合成が可能に~

2026-06-09 北海道大学

北海道大学WPI-ICReDDの研究グループは、石油化学原料であるアルケンと水のみを原料として、分子のキラリティー(右手型・左手型)を精密に制御しながらアルコールを合成することに世界で初めて成功した。アルケンへの水付加反応(水和反応)は古くから知られていたが、反応が可逆的で生成物が元に戻りやすいため、高い立体選択性を実現することは原理的に困難と考えられてきた。本研究では、「低温ほど反応制御に有利になる」という逆転の発想を採用し、極低温条件下で強酸性かつ高い立体認識能を持つIDPi触媒とフッ素系溶媒を組み合わせることで、高収率かつ高エナンチオ選択性(最大97.5:2.5)を達成した。さらに、触媒と溶媒の間に形成される水素結合ネットワークが立体制御の鍵であることを結晶構造解析と計算化学によって解明した。本成果は、医薬品、香料、機能性材料の効率的合成や、ラセミ体アルコールの脱ラセミ化技術への応用が期待される。

水を直接使った立体選択的なアルコール合成に世界初成功~触媒の力で石油化学原料と水から医薬品・香料の精密合成が可能に~
不斉有機酸触媒によるアルケンの不斉水和反応

<関連情報>

アルケンの触媒的不斉水和反応の開発 Catalytic Asymmetric Hydration of Alkenes

Hibiki Hatano,Vitor Alcantara Fernandes,Subrata Mukherjee,Chendan Zhu,Akito Takahira,Pingyu Jiang,Mingoo Jin,Yu Harabuchi,Ruben Staub,Min Gao,Alexandre Varnek,Satoshi Maeda,Nobuya Tsuji,and Benjamin List
Journal of the American Chemical Society  Published: June 2, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/jacs.6c06916

Abstract

The asymmetric Markovnikov hydration of alkenes to alcohols, transforming abundant feedstock chemicals and water into synthetically versatile building blocks, has long remained inaccessible. The reaction is inherently reversible because of unfavorable entropy, preventing asymmetric induction. While lowering the temperature should favor product formation in principle, such conditions are normally incompatible with the required protonation of simple alkenes and with maintaining a homogeneous reaction mixture. Here we show that this long-standing limitation is overcome by making catalytic activity viable under cryogenic conditions. Using confined strong Bro̷nsted acid catalysts and solvent-organized hydrogen-bonding networks that facilitate protonation of otherwise unreactive alkenes, we achieve a highly enantioselective hydration of electronically neutral alkenes with water. This thermodynamic temperature dependence also allows conversion of racemic tertiary alcohols into enantioenriched forms through a one-pot formal deracemization. Experimental and computational studies indicate that perfluorinated solvents form extended hydrogen-bonding networks that enhance both reactivity and stereocontrol. These findings establish a general strategy for overcoming fundamental constraints imposed by reversibility.

0502有機化学製品
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