特許 6542794 二環式アルキル化合物、および合成

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6542794

(24)【登録日】2019年6月21日

(45)【発行日】2019年7月10日

(54)【発明の名称】二環式アルキル化合物、および合成

(51)【国際特許分類】

   C07C 247/14 20060101AFI20190628BHJP

   C07C 331/06 20060101ALI20190628BHJP

   C07C 207/02 20060101ALI20190628BHJP

   C07C 201/00 20060101ALI20190628BHJP

   C07C 255/64 20060101ALI20190628BHJP

   C07C 253/30 20060101ALI20190628BHJP

   C07C 251/42 20060101ALI20190628BHJP

   C07C 249/12 20060101ALI20190628BHJP

   C07C 255/47 20060101ALI20190628BHJP

   C07C 253/00 20060101ALI20190628BHJP

   C07C 211/38 20060101ALI20190628BHJP

   C07C 23/24 20060101ALI20190628BHJP

   C07C 35/24 20060101ALI20190628BHJP

   C07C 209/42 20060101ALI20190628BHJP

   C07C 29/50 20060101ALI20190628BHJP

   C07C 265/10 20060101ALI20190628BHJP

   C07C 263/00 20060101ALI20190628BHJP

   C07B 61/00 20060101ALN20190628BHJP

【ＦＩ】

   C07C247/14CSP

   C07C331/06

   C07C207/02

   C07C201/00

   C07C255/64

   C07C253/30

   C07C251/42

   C07C249/12

   C07C255/47

   C07C253/00

   C07C211/38

   C07C23/24

   C07C35/24

   C07C209/42

   C07C29/50

   C07C265/10

   C07C263/00

   !C07B61/00 300

【請求項の数】16

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2016-558533(P2016-558533)

(86)(22)【出願日】2014年12月10日

(65)【公表番号】特表2017-501218(P2017-501218A)

(43)【公表日】2017年1月12日

(86)【国際出願番号】US2014069517

(87)【国際公開番号】WO2015089170

(87)【国際公開日】20150618

【審査請求日】2017年12月8日

(31)【優先権主張番号】61/915,415

(32)【優先日】2013年12月12日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/949,619

(32)【優先日】2014年3月7日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】518346476

【氏名又は名称】ゼノ ロイアルティー アンド マイルストーンズ リミテッド ライアビリティー カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100126505

【弁理士】

【氏名又は名称】佐貫 伸一

(74)【代理人】

【識別番号】100131392

【弁理士】

【氏名又は名称】丹羽 武司

(72)【発明者】

【氏名】バンカー，ケビン デュアン

【審査官】 高橋 直子

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２７０８９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 Org. Lett.，２０１４年 ３月１４日，16，1884−1887

【文献】 Org. Lett.，２０１１年，Vol.13, No.17，4746−4748

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０７Ｃ ２４７／１４

Ｃ０７Ｃ ２３／２４

Ｃ０７Ｃ ２９／５０

Ｃ０７Ｃ ３５／２４

Ｃ０７Ｃ ２０１／００

Ｃ０７Ｃ ２０７／０２

Ｃ０７Ｃ ２０９／４２

Ｃ０７Ｃ ２１１／３８

Ｃ０７Ｃ ２４９／１２

Ｃ０７Ｃ ２５１／４２

Ｃ０７Ｃ ２５１／６８

Ｃ０７Ｃ ２５３／００

Ｃ０７Ｃ ２５３／３０

Ｃ０７Ｃ ２５５／４７

Ｃ０７Ｃ ２５５／６１

Ｃ０７Ｃ ２５５／６２

Ｃ０７Ｃ ２６３／００

Ｃ０７Ｃ ２６５／１０

Ｃ０７Ｃ ３３１／０６

Ｃ０７Ｂ ６１／００

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

式（I）の構造を有する化合物であって、

【化1】

式中、
Ｒ¹が、Ｎ₃、ＳＣＮ、ＮＯ、−Ｃ（＝ＮＯＲ²）（ＣＮ）、または−ＣＨ（＝ＮＯＲ²）であり、
Ｒ²が、（Ｃ₁〜Ｃ₁₀）アルコキシ、置換型もしくは非置換型（Ｃ₁〜Ｃ₃₀）アルキル、置換型もしくは非置換型アリール、置換型もしくは非置換型アルケニル、置換型もしくは非置換型アルキニル、置換型もしくは非置換型シクロアルキル、置換型もしくは非置換型シクロアルケニル、置換型もしくは非置換型シクロアルキニル、置換型もしくは非置換型ヘテロ環、置換型もしくは非置換型ヘテロアリール、置換型もしくは非置換型アリール（アルキル）、置換型もしくは非置換型アルキル（アリール）、または置換型もしくは非置換型ヘテロアリール（アルキル）である、前記化合物。

【請求項2】

Ｒ¹が、Ｎ₃、ＳＣＮ、−Ｃ（＝ＮＯＲ²）（ＣＮ）、または−ＣＨ（＝ＮＯＲ²）である、請求項１に記載の化合物。

【請求項3】

Ｒ¹が、−Ｃ（＝ＮＯＲ²）（ＣＮ）、または−ＣＨ（＝ＮＯＲ²）である、請求項２に記載の化合物。

【請求項4】

Ｒ²が、ベンジルである、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の化合物。

【請求項5】

【化2】

の構造を有する、請求項１に記載の化合物。

【請求項6】

【化3】

の構造を有する、請求項１に記載の化合物。

【請求項7】

【化4】

の構造を有する、請求項１に記載の化合物。

【請求項8】

【化5】

の構造を有する、請求項１に記載の化合物。

【請求項9】

【化6】

の構造を有する、請求項１に記載の化合物。

【請求項10】

請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の化合物を製造するための方法であって、
［１．１．１］プロペラン、
コバルト系遷移金属化合物またはマンガン系遷移金属化合物、
水素化物源であるシランおよび
ビシクロ［１．１．１］ペンタンが置換基で置換されるように、前記置換基の全部または一部を与え得る試薬、を混合することを含み、
前記試薬が、トシルアジド、スルホニルアジド、アジ化リチウム、アジ化ナトリウム、アジ化カリウム、アジ化セシウム、アジ化亜鉛、チオシアン酸カリウム、亜硝酸ナトリウム、（Ｅ）−（フェニルスルホニル）メタナールＯ−ベンジルオキシム、（Ｅ）−Ｎ−（ベンジルオキシ）−１−（フェニルスルホニル）メタンイミドイルシアニドおよび置換さ
れていてもよいスルホニルオキシムから成る群から選択される、方法。

【請求項11】

前記遷移金属化合物が、

【化7】

及びＭｎ（ｄｍｐ）₃から成る群から選択される、請求項１０に記載の方法。

【請求項12】

前記シランが、ＰｈＳｉＨ₃である、請求項１０または１１に記載の方法。

【請求項13】

前記試薬が、トシルアジド、スルホニルアジド、アジ化リチウム、アジ化ナトリウム、アジ化カリウム、アジ化セシウム、アジ化亜鉛から成る群から選択される、請求項１０〜請求項１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

前記試薬が、チオシアン酸カリウムまたは亜硝酸ナトリウムである、請求項１０〜請求項１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項15】

前記試薬が、（Ｅ）−（フェニルスルホニル）メタナールＯ−ベンジルオキシムまたは（Ｅ）−Ｎ−（ベンジルオキシ）−１−（フェニルスルホニル）メタンイミドイルシアニドである、請求項１０〜請求項１２のいずれか一項に記載の方法。

【請求項16】

前記試薬が、置換されていてもよいスルホニルオキシムである、請求項１０〜請求項１２のいずれか一項に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書の一部としての、あらゆる優先権主張出願の援用
本出願と共に申請する出願データシートまたは願書等において、外国または国内の優先権主張が確認される、あらゆる出願を、米国特許法施行規則１．５７、ならびに第４．１８規則および第２０．６規則の下に、ここに本明細書の一部を構成するものとして援用する。

【0002】

本開示は、有機合成化学に関し、特に、［１．１．１］−ビシクロペンタン系化合物（プロペラン誘導体）とそれらの合成に関する。
説明

【0003】

有機合成化学における試薬として有用な有機小分子の新しいカテゴリーが、非常に必要とされている。１０^６０の炭素含有小分子の可能性が推定されているが、公知の反応と容易に入手可能な出発物質（または「基本要素（building block）」）とを使用して、効果的かつ効率的に合成し得るのは、それらのうちのほんの一部である。基本要素（building
block）、または公知であるが高価な基本要素（building block）の効率的な合成方法により、例えば、製薬分野、農芸化学分野、ポリマー分野、先端材料分野、およびその他の努力が必要とされる多くの分野等において、探査に利用できる化学的環境を拡げることができる。

【0004】

有機合成化学において代表的なものとなるにはかなり不十分である１つの構造モチーフは、以下の構造を有するビシクロ［１．１．１］ペンタン（ＢＣＰ）である。

【化1】

【0005】

このことは、公知の合成スキームを使用する場合の難しさ、コストの高さ、および、ＢＣＰとその誘導体の収率の低さに大きく起因している。ＢＣＰは、製薬、ポリマー、液晶ディスプレイ、高エネルギー密度材料、ナノ粒子または桿状分子（molecular rod）、大
環状分子、有機金属錯体、および物理有機化学における構造モチーフとして一部の実験方法の対象となってきたが、ＢＣＰ構造を有する化合物は、それらの分野において未だ商品化されていない。要するに、ＢＣＰの商業化は、試薬の入手可能性とコストがネックになっている。

【発明の概要】

【0006】

本明細書に開示される一部の実施形態は、置換型ビシクロ［１．１．１］ペンタン化合物を合成するための方法に関し、前記方法は、［１．１．１］プロペラン；第７族遷移金属化合物または第９族遷移金属化合物；水素化物源；および、ビシクロ［１．１．１］ペンタンが置換基で置換されるように、前記置換基の全部または一部を与え得る試薬、を混合することを含み得る。

【0007】

本明細書に開示される一部の実施形態は、本明細書に記載の方法を使用して式（I）の
化合物を得ることに関する。

【0008】

本明細書に記載の一部の実施形態は、式（I）の化合物に関する。

【発明を実施するための形態】

【0009】

ビシクロ［１．１．１］ペンタンは、ひずみが大きい環であるにもかかわらず、、非常に安定である。単離されたビシクロ［１．１．１］ペンタンの最初の例は、１９６４年にＷｉｂｅｒｇ（Wiberg et al. Tetrahedron Lett. 1964, 531-4）によって報告された。
しかしながら、難しく、低い収率の化学的性質により、ビシクロ［１．１．１］ペンタン分野の発展は、緩やかであった。約２０年後、生産性の高いＢＣＰへの経路が、Ｗｉｂｅｒｇ（Wiberg et al. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 5239-40）により発見され、Ｓｚｉｅｍｅｓ（Semmler et al. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 6410-11）により、ひずみが
大きい環の［１．１．１］プロペランを出発物質として利用する経路がさらに開発された。

【0010】

ビシクロ［１．１．１］ペンタンは、（立体的）形状および（電気的）極性等の特有な特性を有し、環のひずみが大きいことが、橋頭炭素上の置換基に対する電子吸引性効果を生む。例えば、１−ビシクロ［１．１．１］ペンチルアミンは、ｔｅｒｔ−ブチルアミンと比べて著しく低い塩基性である（共役酸のｐＫａは、１−ビシクロ［１．１．１］ペンチルアミンでは、８．６であり、対して、ｔＢｕＮＨ_２では１１．０である）。同様に、１−カルボキシビシクロ［１．１．１］ペンタンは、ピバル酸より酸性である（ｐＫａは、１−カルボキシビシクロ［１．１．１］ペンタンでは４．０９であり、対して、ピバル酸では５．０５である）。これらとその他の特性は、ＢＣＰが、有機化学の基本要素（building block）として重要な用途に使われる可能性を示唆している。それでも、一部のＢＣＰの合成における進歩があったにもかかわらず（例えば、Bunker et al., Org. Lett. 2011, 13, 4746-4748を参照）、さらなるＢＣＰ基本要素（building block）、および公
知のＢＣＰ系化合物のためのコスト効率のよい合成が必要とされている。

略号

【0011】

本明細書で使用される場合、以下の用語は、以下に示すように定義される。

【表1】

定義

【0012】

基が「置換されていてもよい」ものとして記載されている場合は常に、その基は、示さ
れた１以上の置換基による非置換型または置換型である。同様に、基が「非置換型または（もしくは）置換型」として記載されている場合に、置換されているならば、置換基は、示された１以上の置換基から選択されている。置換基が全く示されていないならば、示された「置換されていてもよい」または「置換型」基は、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、シクロアルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、アリール（アルキル）、ヘテロアリール（アルキル）、（ヘテロシクリル）アルキル、ヒドロキシ、アルコキシ、アシル、シアノ、ハロゲン、チオカルボニル、Ｏ−カルバミル、Ｎ−カルバミル、Ｏ−チオカルバミル、Ｎ−チオカルバミル、Ｃ−アミド、Ｎ−アミド、Ｓ−スルホンアミド、Ｎ−スルホンアミド、Ｃ−カルボキシ、Ｏ−カルボキシ、イソシアナト、チオシアナト、イソチオシアナト、ニトロ、スルフェニル、スルフィニル、スルホニル、ハロアルキル、ハロアルコキシ、アミノ、一置換型アミノ基、および二置換型アミノ基からそれぞれ独立して選択された１個以上の基で置換されていることを意味する。

【0013】

本明細書で使用される場合、「ａ」と「ｂ」が整数である「Ｃ_ａ〜Ｃ_ｂ」は、基の中の炭素原子の数を指す。示された基は、「ａ」〜「ｂ」（「ａ」と「ｂ」を含む）の炭素原子を含み得る。従って、例えば、「Ｃ_１〜Ｃ_４アルキル」基は、１〜４の炭素を有する全てのアルキル基、すなわち、ＣＨ_３−、ＣＨ_３ＣＨ_２−、ＣＨ_３ＣＨ_２ＣＨ_２−、（ＣＨ_３）_２ＣＨ−、ＣＨ_３ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−、ＣＨ_３ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）−、および（ＣＨ_３）_３Ｃ−を指す。「ａ」および「ｂ」が全く指定されていないならば、これらの定義において記載されている最も広い範囲が想定される。

【0014】

本明細書で使用される場合、用語「アルキル」は、完全飽和の脂肪族炭化水素基を指す。アルキル基は、分枝または直鎖であってもよい。分枝アルキル基の例として、限定はされないが、イソブロピル、ｓｅｃ−ブチル、ｔ−ブチル等が挙げられる。直鎖アルキル基の例として、限定はされないが、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル等が挙げられる。アルキル基は、１〜３０の炭素原子を有してもよい（「１〜３０」等の数値の範囲は、本明細書に記載されている場合は常に、与えられた範囲内の各整数を指す。例えば、「１〜３０の炭素原子」は、アルキル基が、１の炭素原子、２の炭素原子、３の炭素原子等、３０の炭素原子を含む、３０までの炭素原子からなり得ることを意味するが、本定義は、数値の範囲が指定されていない場合の用語「アルキル」の記載についても当てはまる）。アルキル基は、１〜１２の炭素原子を有する中程度のサイズのアルキルであってもよい。また、アルキル基は、１〜６の炭素原子を有する低級アルキルでもあり得る。アルキル基は、置換型または非置換型であってもよい。

【0015】

本明細書で使用される用語「アルケニル」は、炭素二重結合を含む２〜２０の炭素原子の一価の直鎖ラジカルまたは分子鎖ラジカルを指し、例えば、限定はされないが、１−プロペニル、２−プロペニル、２−メチル−１−プロペニル、１−ブテニル、２−ブテニル等が挙げられる。アルケニル基は、非置換型または置換型であってもよい。

【0016】

本明細書で使用される用語「アルキニル」は、炭素三重結合を含む２〜２０の炭素原子の一価の直鎖ラジカルまたは分子鎖ラジカルを指し、例えば、限定はされないが、１−プロピニル、１−ブチニル、２−ブチニル等が挙げられる。アルキニル基は、非置換型または置換型であってもよい。

【0017】

本明細書で使用される場合、「シクロアルキル」は、完全飽和の（二重結合または三重結合を全く含まない）単環炭化水素系または多環炭化水素系を指す。環が二環以上の多環からなる場合、環は、互いに、縮合、架橋、またはスピロの形式で連結していてもよい。シクロアルキル基は、環の中に３〜１０の原子を含むことができ、または、環の中に３〜
８の原子を含むことができる。シクロアルキル基は、非置換型または置換型であってもよい。典型的なシクロアルキル基としては、決して限定はされないが、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、およびシクロオクチルが挙げられる。

【0018】

本明細書で使用される場合、「シクロアルケニル」は、少なくとも１つの環の中に１つ以上の二重結合を含む単環炭化水素系または多環炭化水素系を指すが、二重結合が１つより多い場合、二重結合は、全環に亘って完全に非局在化したπ電子系を形成することはない（そうでなければ、本明細書で定義されるように、基は、「アリール」である）。シクロアルケニル基は、環の中に３〜１０の原子を含むことができ、または、環の中に３〜８の原子を含むことができる。環が二環以上の多環からなる場合、環は、互いに、縮合、架橋、またはスピロの形式で連結していてもよい。シクロアルケニル基は、非置換型または置換型であってもよい。

【0019】

本明細書で使用される場合、「シクロアルキニル」は、少なくとも１つの環の中に１つ以上の三重結合を含む単環炭化水素系または多環炭化水素系を指す。三重結合が１つより多い場合、三重結合は、全環に亘って完全に非局在化したπ電子系を形成することはない。シクロアルキニル基は、環の中に３〜１０の原子を含むことができ、または、環の中に３〜８の原子を含むことができる。環が二環以上の多環からなる場合、環は、互いに、縮合、架橋、またはスピロの形式で連結していてもよい。シクロアルキニル基は、非置換型または置換型であってもよい。

【0020】

本明細書で使用される場合、「アルコキシ」は、−ＯＲの式を指し、式中、Ｒは、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、アリール（アルキル）、（ヘテロアリール）アルキル、または（ヘテロシクリル）アルキルである。アルコキシの非限定的な例として、メトキシ、エトキシ、ｎ−プロポキシ、１−メチルエトキシ（イソプロポキシ）、ｎ−ブトキシ、イソ−ブトキシ、ｓｅｃ−ブトキシ、ｔｅｒｔ−ブトキシ、フェノキシ、およびベンズオキシ（benzoxy）が挙げられる。アルコキシは、置換型または非置換型であってもよい。

【0021】

本明細書で使用される場合、「アリール」は、全環に亘って完全に非局在化したπ電子系を有する、炭素環式（全てが炭素の）単環系または多環芳香族系（２つの炭素環が化学結合を共有している縮合環系を含む）を指す。アリール基の中の炭素原子の数は、変わり得る。例えば、アリール基は、Ｃ_６〜Ｃ_１４アリール基、Ｃ_６〜Ｃ_１０アリール基、またはＣ_６アリール基であり得る。アリール基の例として、限定はされないが、ベンゼン、ナフタレン、およびアズレンが挙げられる。アリール基は、置換型または非置換型であってもよい。

【0022】

本明細書で使用される場合、「ヘテロアリール」は、１以上のヘテロ原子（例えば、１、２、または３のヘテロ原子）、すなわち、窒素、酸素、および硫黄が非限定的な例として挙げられる炭素以外の元素を含む、単環芳香族系または多環芳香族系（完全に非局在化したπ電子系を有する環系）を指す。ヘテロアリール基の環の中の原子の数は、変わり得る。例えば、ヘテロアリール基は、環の中に４〜１４の原子を含むことができ、環の中に５〜１０の原子を含むことができ、環の中に５〜６の原子を含むことができる。さらに、用語「ヘテロアリール」は、少なくとも１つのアリール環と少なくとも１つのヘテロアリール環、または少なくとも２つのヘテロアリール環等の２つの環が、少なくとも１つの化学結合を共有する、縮合環系を含む。ヘテロアリール環の例として、限定はされないが、フラン、フラザン、チオフェン、ベンゾチオフェン、フタラジン、ピロール、オキサゾール、ベンゾオキサゾール、１，２，３−オキサジアゾール、１，２，４−オキサジアゾール、チアゾール、１，２，３−チアジアゾール、１，２，４−チアジアゾール、ベンゾチ
アゾール、イミダゾール、ベンズイミダゾール、インドール、インダゾール、ピラゾール、ベンゾピラゾール、イソオキサゾール、ベンゾイソオキサゾール、イソチアゾール、トリアゾール、ベンゾトリアゾール、チアジアゾール、テトラゾール、ピリジン、ピリダジン、ピリミジン、ピラジン、プリン、プテリジン、キノリン、イソキノリン、キナゾリン、キノキサリン、シンノリン、およびトリアジンが挙げられる。ヘテロアリール基は、置換型または非置換型であってもよい。

【0023】

本明細書で使用される場合、「ヘテロシクリル」または「ヘテロアリサイクリル（heteroalicyclyl）」は、３員環、４員環、５員環、６員環、７員環、８員環、９員環、１０
員環から１８員環までの単環系、二環系、および三環系を指し、炭素原子は、１〜５のヘテロ原子と共に前記環系を形成する。ヘテロ環は、所望により１つ以上の不飽和結合を含んでもよいが、不飽和結合は、全環に亘って完全に非局在化したπ電子系が生じないように位置する。ヘテロ原子は、炭素以外の元素であり、例えば、限定はされないが、酸素、硫黄、および窒素が挙げられる。本定義が、ラクタム、ラクトン、環状イミド、環状チオイミド、および環状カルバメート等のオキソ系およびチオ系を含むように、ヘテロ環は、１つ以上のカルボニル官能基またはチオカルボニル官能基をさらに含んでもよい。環が二環以上の多環からなる場合、環は、互いに、縮合またはスピロの形式で連結していてもよい。さらに、ヘテロアリサイクリック（heteroalicyclic）の中のどの窒素も、四級化さ
れていてもよい。ヘテロシクリル基またはヘテロアリサイクリック（heteroalicyclic）
基は、非置換型または置換型であってもよい。このような「ヘテロシクリル」基または「ヘテロアリサイクリル（heteroalicyclyl）」基として、１，３−ジオキシン、１，３−
ジオキサン、１，４−ジオキサン、１，２−ジオキソラン、１，３−ジオキソラン、１，４−ジオキソラン、１，３−オキサチアン、１，４−オキサチイン、１，３−オキサチオラン、１，３−ジチオール、１，３−ジチオラン、１，４−オキサチアン、テトラヒドロ−１，４−チアジン、２Ｈ−１，２−オキサジン、マレイミド、スクシンイミド、バルビツール酸、チオバルビツール酸、ジオキソピペラジン、ヒダントイン、ジヒドロウラシル、トリオキサン、ヘキサヒドロ−１，３，５−トリアジン、イミダゾリン、イミダゾリジン、イソオキサゾリン、イソオキサゾリジン、オキサゾリン、オキサゾリジン、オキサゾリジノン、チアゾリン、チアゾリジン、モルホリン、オキシラン、ピペリジンＮ−オキシド、ピペリジン、ピペラジン、ピロリジン、ピロリドン、ピロリジオン、４−ピペリドン、ピラゾリン、ピラゾリジン、２−オキソピロリジン、テトラヒドロピラン、４Ｈ−ピラン、テトラヒドロチオピラン、チアモルフォリン、チアモルフォリンスルホキシド、チアモルフォリンスルホン、およびそれらのベンゾ縮合類似体（例えば、ベンズイミダゾリジノン、テトラヒドロキノリン、３，４−メチレンジオキシフェニル）が挙げられるが、これらに限定はされない。

【0024】

本明細書で使用される場合、「アラルキル」および「アリール（アルキル）」は、低級アルキレン基を介して置換基として連結されたアリール基を指す。アラルキルの低級アルキレン基およびアリール基は、置換型または非置換型であってもよい。例として、ベンジル、２−フェニル（アルキル）、３−フェニル（アルキル）、およびナフチル（アルキル）が挙げられるが、これらに限定はされない。

【0025】

本明細書で使用される場合、「ヘテロアラルキル」および「ヘテロアリール（アルキル）」は、低級アルキレン基を介して置換基として連結されたヘテロアリール基を指す。ヘテロアラルキルの低級アルキレン基およびヘテロアリール基は、置換型または非置換型であってもよい。例として、２−チエニル（アルキル）、３−チエニル（アルキル）、フリル（アルキル）、チエニル（アルキル）、ピロリル（アルキル）、ピリジル（アルキル）、イソキサゾリル（アルキル）、イミダゾリル（アルキル）、およびそれらのベンゾ縮合類似体が挙げられるが、これらに限定はされない。

【0026】

「ヘテロアリサイクリル（heteroalicyclyl）（アルキル）」および「ヘテロシクリル
（アルキル）」は、低級アルキレン基を介して置換基として連結されたヘテロ環基またはヘテロアリサイクリック（heteroalicyclic）基を指す。（ヘテロアリサイクリル（heteroalicyclyl））アルキルの低級アルキレンおよびヘテロシクリルは、置換型または非置換型であってもよい。例として、テトラヒドロ−２Ｈ−ピラン−４−イル（メチル）、ピペリジン−４−イル（エチル）、ピペリジン−４−イル（プロピル）、テトラヒドロ−２Ｈ−チオピラン−４−イル（メチル）、および１，３−チアジナン−４−イル（メチル）が挙げられるが、これらに限定はされない。

【0027】

「低級アルキレン基」は、直鎖状−ＣＨ_２−連結（tethering）基を指し、「低級アル
キレン基」は、分子断片を自身の末端の炭素原子を介して連結するように結合を形成する。例として、メチレン（−ＣＨ_２−）、エチレン（−ＣＨ_２ＣＨ_２−）、プロピレン（−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−）、およびブチレン（−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２−）が挙げられるが、これらに限定はされない。低級アルキレン基は、低級アルキレン基の１つ以上の水素を置換することによって、および／または同じ炭素上の両方の水素をシクロアルキル基（例えば、

【化2】

）で置換することによって、置換型になり得る。

【0028】

本明細書で使用される用語「カルボニル」は、Ｃ＝Ｏ（すなわち、炭素と酸素の二重結合）を指す。

【0029】

本明細書で使用される場合、「アシル」は、カルボニル基を介して置換基として連結された水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、アリール（アルキル）、ヘテロアリール（アルキル）、およびヘテロシクリル（アルキル）を指す。例として、ホルミル、アセチル、プロパノイル、ベンゾイル、およびアクリルが挙げられる。アシルは、置換型または非置換型であってもよい。

【0030】

本明細書で使用される用語「アミノ」は、−ＮＨ_２を指す。

【0031】

「一置換型アミノ」基は、「−ＮＨＲ」基であって、Ｒが、本明細書で定義されるようなアルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、シクロアルキル（アルキル）、アリール（アルキル）、ヘテロアリール（アルキル）、またはヘテロシクリル（アルキル）であり得る、「−ＮＨＲ」基を指す。一置換型アミノは、置換型または非置換型であってもよい。一置換型アミノ基の例として、−ＮＨ（メチル）、−ＮＨ（フェニル）等が挙げられるが、これらに限定はされない。

【0032】

「二置換型アミノ」基は、「−ＮＲ_ＡＲ_Ｂ」基であって、Ｒ_ＡおよびＲ_Ｂが、それぞれ独立して、本明細書で定義されるようなアルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、シクロアルキル（アルキル）、アリール（アルキル）、ヘテロアリール（アルキル）、またはヘテロシクリル（アルキル）であり得る、「−ＮＲ_ＡＲ_Ｂ」基を指す。二置換型アミノは、置換型または非置換型であってもよい。二置換型アミノ基の例として、−Ｎ（メチル）_２、−Ｎ（
フェニル）（メチル）、−Ｎ（エチル）（メチル）等が挙げられるが、これらに限定はされない。

【0033】

用語「ハロゲン原子」または「ハロゲン」は、本明細書で使用される場合、フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素などの元素周期表の７列（ｃｏｌｕｍｎ）の放射性安定原子の任意の１つを意味する。

【0034】

本明細書で使用される場合、「ハロアルキル」は、１つ以上の水素原子がハロゲンで置換されたアルキル基（例えば、モノハロアルキル、ジハロアルキル、およびトリハロアルキル）を指す。このような基として、クロロメチル、フルオロメチル、ジフルオロメチル、トリフルオロメチル、および１−クロロ−２−フルオロメチル、２−フルオロイソブチルが挙げられるが、これらに限定はされない。ハロアルキルは、置換型または非置換型であってもよい。

【0035】

本明細書で使用される場合、「ヒドロキシアルキル」は、１つ以上の水素原子がヒドロキシ基で置換されたアルキル基を指す。ヒドロキシアルキル基の例として、２−ヒドロキシエチル、３−ヒドロキシプロピル、２−ヒドロキシプロピル、および２，２−ジヒドロキシエチルが挙げられるが、これらに限定はされない。ヒドロキシアルキルは、置換型または非置換型であってもよい。

【0036】

本明細書で使用される場合、「アルコキシアルキル」は、低級アルキレン基を介して置換基として連結されたアルコキシ基を指す。例として、アルキル−Ｏ−（ＣＨ_２）ｎ−が挙げられ、式中、ｎは、１〜６の範囲内の整数である。

【0037】

本明細書で使用される場合、「アシルアルキル」は、低級アルキレン基を介して置換基として連結されたアシルを指す。例として、アリール−Ｃ（＝Ｏ）−（ＣＨ_２）ｎ−、およびヘテロアリール−Ｃ（＝Ｏ）−（ＣＨ_２）ｎ−が挙げられ、式中、ｎは、１〜６の範囲内の整数である。アシルアルキルは、置換型または非置換型であってもよい。

【0038】

本明細書で使用される場合、「アミノアルキル」は、低級アルキレン基を介して置換基として連結された、置換されていてもよいアミノ基を指す。例として、Ｈ_２Ｎ−（ＣＨ_２）ｎ−、（ＣＨ_３）_２Ｎ−（ＣＨ_２）ｎ−、および（ＣＨ_３）（フェニル）Ｎ−（ＣＨ_２）ｎ−が挙げられ、式中、ｎは、１〜６の範囲内の整数である。

【0039】

本明細書で使用される場合、「ハロアルコキシ」は、１つ以上の水素原子が、ハロゲンで置換された−Ｏ−アルキル基（例えば、モノハロアルコキシ、ジハロアルコキシ、およびトリハロアルコキシ）を指す。このような基として、クロロメトキシ、フルオロメトキシ、ジフルオロメトキシ、トリフルオロメトキシ、１−クロロ−２−フルオロメトキシ、および２−フルオロイソブトキシが挙げられるが、これらに限定はされない。ハロアルコキシは、置換型または非置換型であってもよい。

【0040】

「スルホニル」基は、「ＳＯ_２Ｒ」基を指し、Ｒは、水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、シクロアルケニル、アリール、ヘテロアリール、ヘテロシクリル、アリール（アルキル）、（ヘテロアリール）アルキル、または（ヘテロシクリル）アルキルであり得る。スルフェニルは、置換型または非置換型であってもよい。

【0041】

置換基の数が指定されていない場合（例えば、ハロアルキル）、１つ以上の置換基が存在してもよい。例えば、「ハロアルキル」は、１つ以上の同じハロゲン、または異なるハロゲンを含み得る。別の例として、「Ｃ_１−Ｃ_３アルコキシフェニル」は、１つ、２つ、または３つの原子を含む、１つ以上の同じアルコキシ基または異なるアルコキシ基を含み
得る。

【0042】

本明細書で使用される場合、ラジカルは、単独の電子である不対電子を有する種を示し、前記ラジカルを含む前記種は、他の種と共有結合していることができる。従って、その意味において、ラジカルは、必ずしもフリーラジカルではない。むしろ、ラジカルは、大型分子の特定の部分を示す。用語「ラジカル」は、用語「基」と交換可能に使用され得る。

【0043】

１つ以上のキラル中心を有する本明細書に記載のあらゆる化合物において、絶対立体化学が明確に示されていない場合、各中心は、それぞれ独立して、Ｒ配置、Ｓ配置、またはその混合であり得ることが理解される。従って、本明細書に与えられる化合物は、エナンチオマーとして純粋であっても良く、片方のエナンチオマーに富んでいて（enantiomerically enriched）も良く、ラセミ混合物であっても良く、ジアステレオマーとして純粋で
あっても良く、片方のジアステレオマーに富んでいて（diastereomerically enriched）
も良く、または立体異性混合物であってもよい。また、ＥまたはＺとして定義され得る幾何異性体を生成する、１つ以上の二重結合を有する本明細書に記載のあらゆる化合物において、各二重結合は、それぞれ独立して、Ｅ、Ｚ、またはそれらの混合物であり得ることが理解される。

【0044】

本明細書に開示される化合物が、満たされていない価を有する場合、価は、水素、または水素−１（プロチウム）および水素−２（デューテリウム）等の水素の同位体で満たされることが理解されるべきである。

【0045】

値の範囲が与えられている場合、上限および下限、ならびに範囲の上限と下限の間の各間の値が、本実施形態内に包含されることが理解される。

方法

【0046】

本明細書に開示される一部の実施形態は、［１．１．１］プロペラン；第７族遷移金属化合物または第９族遷移金属化合物；水素化物源；および、ビシクロ［１．１．１］ペンタンが置換基で置換されるように、前記置換基の全部または一部を与え得る試薬、を混合することを含み得る、置換型ビシクロ［１．１．１］ペンタン化合物を合成するための方法に関する。

【0047】

置換型ビシクロ［１．１．１］ペンタン化合物を合成するための一般的な合成経路をスキーム１および２に示し、本明細書に記載する。本明細書に示され記載される経路は、例示のためだけのものであり、いかなる意味においても、特許請求の範囲を限定することを意図してはおらず、特許請求の範囲を限定することと解釈されてはならない。当業者は、開示される合成の変更を認めることと、本明細書の開示に基づく代替経路を考案することができるであろう。全てのこのような変更および代替経路は、特許請求の範囲内にある。

【化3】

【0048】

スキーム１に示すように、置換型ビシクロ［１．１．１］ペンタン化合物について、水素化物源は、示された水素に寄与し、試薬は、Ｒ^１またはＲ^１の一部に寄与する。本明細書に与えられるように、様々な第７族化合物、第９族化合物、Ｒ^１またはＲ^１の一部を含む試薬、および水素化物源を使用して、置換型ビシクロ［１．１．１］ペンタン化合物を形成し得る。

【0049】

［１．１．１］プロペランは、様々な方法を介して合成され得る。適当な方法は、その全体を本明細書の一部を構成するものとして援用される、Shtarev et al., J. Am. Chem.
Soc. 2001, 123, 3484-3492、およびLynch et al., Org. Synth. 1998, 75, 98-105に記載されている。適当な方法の一例をスキーム２に示す。

【化4】

金属化合物

【0050】

当業者は、第７族が以下の元素：コバルト、ロジウム、イリジウム、およびマイトネリウムを含むことと、第９族がマンガン、テクネチウム、レニウム、およびボーリウムを含むこととを理解する。いくつかの実施形態において、第７族遷移金属化合物は、コバルト系遷移金属化合物であり得る。遷移金属化合物の酸化状態は、変わり得る。例えば、いくつかの実施形態において、コバルトの酸化状態は、Ｃｏ（II）であり得、このとき、第７族遷移金属化合物は、Ｃｏ（II）系遷移金属化合物である。その他の実施形態において、コバルトの酸化状態はＣｏ（III）であり得、このとき、第７族遷移金属化合物は、Ｃｏ
（III）系遷移金属化合物である。

【0051】

いくつかの実施形態において、第９族遷移金属化合物は、マンガン系化合物であり得る。コバルトの場合と同じように、マンガン系遷移金属化合物のマンガンの酸化状態は変わり得る。いくつかの実施形態において、マンガンの酸化状態は、Ｍｎ（II）であり得、このとき、第９族遷移金属化合物は、Ｍｎ（II）系遷移金属化合物である。その他の実施形態において、マンガンの酸化状態は、Ｍｎ（III）であり得、このとき、第９族遷移金属
化合物は、Ｍｎ（III）系遷移金属化合物である。第７族および第９族遷移金属化合物は
、塩、溶媒和物（一溶媒和物（mono-solvate）および過溶媒和物（per-solvate）を含む
）、または水和物（一水和物および過水和物（per-hydrate）を含む）であり得る。

【0052】

いくつかの実施形態において、第７族遷移金属化合物は、第７族金属に結合および／または配位している１つ以上のリガンドを含み得、このとき、第７族遷移金属化合物は、第７族遷移金属錯体である。いくつかの実施形態において、第９族遷移金属化合物は、第９族金属に結合および／または配位している１つ以上のリガンドを含み得、このとき、第９族遷移金属化合物は、第９族遷移金属錯体である。本明細書で使用される場合、用語「リガンド」は、当業者が理解しているような通常の意味で本明細書で使用され、キレートまたは配位化合物の中の中心原子と結合している基を指す。適当なリガンドの例として、（サレン型リガンド等の）シッフ系リガンド、２−（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ヒドロキシベンジリデンアミノ）−２，２−ジフェニルアセテート、２−アミノイソ酪酸を伴ったサリチルアルデヒド、およびアラニンを伴ったサリチルアルデヒドが挙げられる。適当なリガンドの他の例を以下に与える。

【化5】

【0053】

いくつかの実施形態において、１つより多いリガンドが、第７族遷移金属錯体中に存在し得る。いくつかの実施形態において、１つより多いリガンドが、第９族遷移金属錯体中に存在し得る。いくつかの実施形態において、第７族遷移金属錯体は、コバルト系遷移金属錯体であり得る。いくつかの実施形態において、第９族遷移金属錯体は、マンガン系遷移金属錯体であり得る。

【0054】

本明細書に記載の方法において使用される第７族遷移金属化合物または第９族遷移金属化合物の量は、変わり得る。いくつかの実施形態において、第７族遷移金属化合物または第９族遷移金属化合物は、化学量論量で存在し得る。その他の実施形態において、第７族遷移金属化合物または第９族遷移金属化合物は、触媒量で存在し得る。さらなる他の実施形態において、第７族遷移金属化合物または第９族遷移金属化合物は、過剰量で存在し得る。適当な第７族および第９族遷移金属化合物の例として、以下が挙げられる。トリス（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナト）マンガン（III）［Ｍｎ（
ｄｐｍ）_３］、（アセタト−κＯ）［［ｒｅｌ−（１Ｒ，２Ｒ）−２，２’−［１，２−シクロヘキサンジイルビル［（ニトリロ−κＮ）メチリジン］］ビス［４，６−ビス（１，１−ジメチルエチル）フェノラト−κＯ］］（２−）］コバルト（III）、および［Ｎ
，Ｎ’−（１，１，２，２−テトラメチルエチレン）ビス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチ
ルサリチリデンイミナト）］コバルト（II）。他の例として、硝酸コバルト（II）、酢酸コバルト（II）、塩化コバルト（II）、テトラフルオロホウ酸コバルト（II）、ビス（２，４−ペンタンジオナト）コバルト（Ｃｏ（ａｃａｃ）_２）、ビス（２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオナト）コバルト（II）、ビス（１−モルフォリノカルバモイル−４，４−ジメチル−１，３−ペンタンジオ−ナト）コバルト（II）（Ｃｏ（ｍｏｄｐ）_２）、酢酸マンガン（II）等が挙げられるが、これらに限定はされない。

【0055】

遷移金属化合物のさらなる例として、以下が挙げられる。

【化6】

【化7】

式中、Ｌは、配位溶媒（例えば、水、メタノール、エタノール、ＴＨＦ、アセトン等）であり得る。いくつかの実施形態において、第７族遷移金属化合物は、

【化8】

であり得る。
その他の実施形態において、第７族遷移金属化合物は、

【化9】

であり得る。

【0056】

第７族および第９族遷移金属化合物は、市販されている、かつ／または、第７族および第９族遷移金属化合物は、当業者に知られている方法を使用して合成され得る。例は、以下：Gaspar et al., Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 4519-4522; Gaspar et al., Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 5758-5760; Schaus et al., J. Am. Chem. Soc., 2002, 124, 1307−1315; ２００３年７月２日に公開された欧州特許公報ＥＰ１３２３７２５；Waser et al., J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 11693-11712；および、Gaspar et al.,
Am. Chem. Soc. 2009, 131, 13214−13215において与えられており、これらは、その全
体を本明細書の一部を構成するものとして援用される。

試薬

【0057】

様々な試薬を使用して、置換基の全部または一部をビシクロ［１．１．１］ペンタン化合物に与え得る。いくつかの実施形態において、試薬は、求電子試薬として機能することができ、求核試薬を捕捉することができる。その他の実施形態において、試薬は、炭素ラジカル種のラジカル補足剤として機能して、置換型ＢＣＰを与えることができる。

【0058】

いくつかの実施形態において、置換基の全部または一部を与え得る試薬は、ＬＧ^１−Ｒ^１の構造を有することができ、式中、Ｒ^１は、［１．１．１］プロペランの炭素に結合し、ＬＧ^１は、脱離基である。

【0059】

本明細書で使用される場合、「脱離基」は、化学反応において他の原子または基と置換され得る、あらゆる原子または基を指す。さらに具体的に言うと、いくつかの実施形態において、「脱離基」は、求核置換反応で置換される原子または基を指す。いくつかの実施形態において、「脱離基」は、強酸の共役塩基である、あらゆる原子または基である。適当な脱離基の例として、トシレート、メシレート、スルホニル、およびハロゲン（例えば、Ｉ、Ｂｒ、およびＣｌ）が挙げられるが、これらに限定はされない。脱離基の非限定的な特性と例は、例えば、Organic Chemistry, 2^nd ed., Francis Carey (1992)の３２８〜３３１ページ；Introduction to Organic Chemistry, 2^nd ed., Andrew Streitwieser and Clayton Heathcock (1981)の１６９〜１７１ページ;および、Organic Chemistry, 5^th ed., John McMurry (2000)の３９８および４０８ページに見られ、これらは全て、遊離基の特性と例を開示するという限定的な目的のために、本明細書の一部を構成するものとして援用される。

【0060】

いくつかの実施形態において、ＬＧ^１は、置換されていてもよいスルホニル、置換されていてもよいホスホネート、アルカリ金属、または遷移金属であり得る。様々な置換されていてもよいスルホニルおよび置換されていてもよいホスホネートが適当である。いくつかの実施形態において、置換されていてもよいスルホニルは、置換されていてもよいトシルであり得る。いくつかの実施形態において、置換されていてもよいホスホネートは、置換されていてもよいジ（アルキル）シアノホスホネート（例えば、ジ（エチル）シアノホ
スホネート）であり得る。

【0061】

ＬＧ^１−Ｒ^１の構造を有する試薬の非限定的な例として、トシルアジド、スルホニルアジド、アジ化リチウム、アジ化ナトリウム、アジ化カリウム、アジ化セシウム、アジ化亜鉛、シアン化トシル、塩化トシル、チオシアン酸カリウム、シアン酸カリウム、亜硝酸ナトリウム、（Ｅ）−（フェニルスルホニル）メタナールＯ−ベンジルオキシム、（Ｅ）−Ｎ−（ベンジルオキシ）−１−（フェニルスルホニル）メタンイミドイルシアニド、シアノリン酸ジエチル、ｔｅｒｔ−ブチルイソシアネート、および置換されていてもよいスルホニルオキシムが挙げられる。

【0062】

その他の実施形態において、置換基の全部または一部を与え得る試薬は、Ｒ^１Ａ−Ｒ^１Ｂの構造を有することができ、式中、Ｒ^１Ｂは、［１．１．１］プロペランの炭素と結合し、さらなる変換を経てＲ^１を形成し、Ｒ^１Ａは、副産物を形成する。Ｒ^１Ａ−Ｒ^１Ｂの例は、酸素分子である。酸素分子の１つの酸素原子は、［１．１．１］プロペランの炭素と結合し、もう一方の酸素は、酸化物の副産物（例えば、シラノキシ（silanoxy）副産物）を形成する。Ｒ^１Ａ−Ｒ^１Ｂの構造を有する、置換基の全部または一部を与え得る試薬のさらなる例は、置換されていてもよいオキサジリジンである。

【0063】

さらなる他の実施形態において、置換基の全部または一部を与え得る試薬は、Ｒ^１の構造を有し得る。これらの試薬について、試薬の全原子は、［１．１．１］プロペランの炭素を増やして、置換型ＢＣＰを形成し得る。この種類の試薬の例は、２，２，６，６−テトラメチル−１−ピペリジニルオキシ（ＴＥＭＰＯ）である。

【0064】

またさらなる他の実施形態において、置換基の全部または一部を与え得る試薬は、置換されていてもよいＲ^１−Ｃ_２〜１０アルケニルの構造を有し得る。いくつかの実施形態において、Ｒ^１−Ｃ_２〜１０アルケニルは、非置換型であり得る。その他の実施形態において、Ｒ^１−Ｃ_２〜１０アルケニルは、置換型であり得る。いくつかの実施形態において、置換基の全部または一部を与え得る試薬は、置換されていてもよいＲ^１−Ｃ_２−６アルケニルの構造を有し得る。

水素化物源

【0065】

様々な試薬は、水素を［１．１．１］プロペランに与えるように使用され得る。本明細書で使用される場合、「水素化物源」は、Ｈ⁻またはＨラジカル（Ｈ・）を与え得る試薬である。適当な水素化物源は、水素化物を［１．１．１］プロペラン、または第７族もしくは第９族遷移金属化合物の金属中心に転移させて、金属−水素化物錯体を与え得る。

【0066】

いくつかの実施形態において、水素化物源は、金属系水素化物源であり得る。例として、アルカリ金属系水素化物、およびアルカリ金属系ホウ水素化物（水素化ホウ素ナトリウム、シアノ水素化ホウ素ナトリウム、水素化ホウ素リチウム、およびトリアセトキシ水素化ホウ素ナトリウム等）が挙げられるが、これらに限定はされない。その他の実施形態において、水素化物源は、非金属系水素化物源であり得る。非金属系水素化物源の例として、シラン（例えば、フェニルシランおよびメチルジフェニルシラン）、１，１，３，３−テトラメチルジシロキサン（ＴＭＤＳＯ）、および置換されていてもよいボラン（ＢＨ_３、ＢＨ_３錯体、９−ボラビシクロ［３．３．１］ノナン（９−ＢＢＮ）、およびイソピノカンフェイルボラン等）が挙げられるが、これらに限定はされない。

【0067】

水素化物源試薬は、販売業者から入手すること、および／または当業者に知られている方法を使用して合成することができる。重水素化された均等物もまた、販売業者から入手すること、および／または、例えば、その全体を本明細書の一部を構成するものとして援
用される、Keinan et al., J. Org. Chem., 1987, 52, 2576−2580、およびHarvey et al., J. Am. Chem. Soc., 1957, 79, 1437−1439に記載されているように、市販の試薬を使用して合成することができる。いくつかの実施形態において、本明細書に与えられる方法は、水素化物源の第１の部分、および水素化物源の第２の部分を加えることを含み得る。

【0068】

［１．１．１］プロペラン、第７族または第９族遷移金属化合物、水素化物源、および置換基の全部または一部を与え得る試薬の量は、変わり得る。いくつかの実施形態において、［１．１．１］プロペラン、第７族または第９族遷移金属化合物、水素化物源、および置換基の全部または一部を与え得る試薬のうち１つ以上は、他の１つ以上の上記化合物よりも多いことがあり得る。いくつかの実施形態において、置換基の全部または一部を与え得る試薬は、［１．１．１］プロペランおよび／または水素化物源よりも多いことがあり得る。その他の実施形態において、水素化物源は、［１．１．１］プロペランおよび／または置換基の全部または一部を与え得る試薬よりも多いことがあり得る。さらなる他の実施形態において、［１．１．１］プロペランは、水素化物源および／または置換基の全部または一部を与え得る試薬よりも多いことがあり得る。上回る量は、変わり得る。例えば、上回る量は、約１．２倍以上、約１．５倍以上、約２倍以上、約３倍以上、または約４倍以上であり得る。その他の実施形態において、［１．１．１］プロペラン、第７族または第９族遷移金属化合物、水素化物源、および置換基の全部または一部を与え得る試薬のうち１つ以上は、他の１つ以上の上記化合物とほぼ等しいモル数であり得る。

【0069】

［１．１．１］プロペラン、第７族または第９族遷移金属化合物、水素化物源、および置換基の全部または一部を与え得る試薬の各々を混合する順序もまた、変わり得る。例えば、第７族または第９族遷移金属化合物を、置換基の全部または一部を与え得る試薬と混合し、次いで、［１．１．１］プロペランおよび水素化物源を加えることができる。あるいは、［１．１．１］プロペランを置換基の全部または一部を与え得る試薬の前に加えることができる。

追加の化合物

【0070】

いくつかの実施形態において、本明細書に記載の方法は、１つ以上の追加の化合物を含み得る。例えば、本明細書に記載の方法は、開始剤として作用し得る追加の化合物も含み得る。開始剤は、反応性のラジカル種を生成して、反応を促進し得る。

【0071】

いくつかの実施形態において、本明細書に記載の方法は、捕捉化合物として作用し得る化合物も含み得る。例として、捕捉化合物を、本明細書に記載の方法で形成される１つ以上の化合物の副産物と結合することができ、副反応の数、および／または反応の間に形成される副産物の量を減らすことができる。その他の実施形態において、捕捉化合物は、ラジカル捕捉化合物であり得る。ラジカル捕捉化合物の例は、ブチル化ヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）である。

【0072】

いくつかの実施形態において、本明細書に記載の方法は、添加剤として作用し得る追加の化合物もまた含み得る。本明細書で使用される場合、「添加剤」は、反応性の化合物の再生を促進する。例えば、添加剤は、反応性の遷移金属化合物を再生し得る。本明細書に記載の方法で使用され得る適当な追加の化合物として、例えば、ｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシド、過酸化ベンゾイル、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルペルオキシド、２，２’−アゾビス（２−メチルプロピオニトリル）（ＡＩＢＮ）、メチルモルホリンオキシド、ヘキサシアノ鉄（III）酸カリウム、酸素、過ヨウ素酸ナトリウム、臭素酸銀、クロロギ酸銀、
硝酸セリウムアンモニウム、過酸化水素、次亜塩素酸ナトリウム、Ｏｘｏｎｅ（登録商標）、３−クロロ過安息香酸等が挙げられる。

【0073】

１つ以上の追加の化合物は、本明細書に与えられる方法において、様々な場面で含まれ得る。同様に、本明細書に与えられる方法において、様々な量の１つ以上の追加の化合物が含まれ得る。本明細書に与えられる方法に含まれる追加の化合物のタイミングと量は、当業者の知識の範囲内にある。

溶媒

【0074】

本明細書に記載の方法において、様々な溶媒を使用することができる。いくつかの実施形態において、溶媒は、アルコール系溶媒であり得る。いくつかの実施形態において、共溶媒を本明細書に記載の方法において使用することができる。適当な溶媒および共溶媒として、エタノール、メタノール、イソプロパノール、Ｈ_２Ｏ、ＴＨＦ、Ｅｔ_２Ｏ、ＮＭＰ、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ、ＭＴＢＥ、ＣＨ_３ＣＮ、ＣＨ_２Ｃｌ_２、トルエン、またはジオキサン、およびそれらの混合物が挙げられるが、これらに限定はされない。いくつかの実施形態において、溶媒は、Ｈ_２Ｏであり得る。その他の実施形態において、溶媒は、ＴＨＦであり得る。いくつかの実施形態において、溶媒および共溶媒の組み合わせは、Ｈ_２ＯおよびＴＨＦであり得る。いくつかの実施形態において、溶媒は、イソプロパノールであり得る。いくつかの実施形態において、溶媒は、メタノールおよびＥｔ_２Ｏの溶媒系であり得る。

時間および温度

【0075】

本明細書に与えられる方法を、様々な温度で実施し得る。さらに、温度を、方法の間、下げること、および／または上げることができる。いくつかの実施形態において、温度は、約−５℃〜約３０℃の範囲内であり得る。いくつかの実施形態において、温度は、室温（約２５℃）であり得る。その他の実施形態において、温度は、約０℃であり得る。いくつかの実施形態において、温度は、３０℃より高温であり得る。その他の実施形態において、温度は、０℃未満であり得る。

【0076】

本明細書に記載の方法によって、時間も変わり得る。例えば、本明細書に与えられる方法の時間は、約３０分〜約３時間の範囲内にあり得る。いくつかの実施形態において、時間は、約１０時間〜約２４時間の範囲内にあり得る。

【0077】

本明細書に与えられるように、ＢＣＰに最初に結合されるＲ^１は、さらなる変換を経て、他のＲ^１基を形成し得る。例えば、Ｒ^１基は、当業者に知られている方法を使用して還元されて、他のＲ^１基を形成し得る。さらなる変換の例として、還元、酸化、付加、脱離、濃縮、カップリング、メタセシス、転位、環化（cyclization）、芳香族化、環化（annulation）、断片化、置換、転移、同族体化、および多成分反応が挙げられる。特定の例
として、アジドは、当業者に知られている方法を使用して還元されて、アミノ基を形成し得る。適当な変換のさらなる例は、Richard C. Larock Comprehensive Organic Transformations: A Guide to Functional Group Preparations (2^nd Ed., Wiley, John & Sons,
Inc., Nov. 1999)；およびJerry March, (Advanced Organic Chemistry: Reactions, Mechanisms, and Structure (6^th Ed., Wiley, John & Sons, Inc., Jan. 2007)に与えられている。

化合物

【0078】

本明細書に開示される一部の実施形態は、式（I）の化合物に関する。

【化10】

（I）
式中、Ｒ^１は、Ｎ_３、ＣＦ_３、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＯＨ、ＳＣＮ、ＮＣＯ、ＮＯ、−Ｃ（＝ＮＯＲ^２）（ＣＮ）、または−ＣＨ（＝ＮＯＲ^２）であり得、Ｒ^２は、（Ｃ_１〜Ｃ_１０）アルコキシ、置換型もしくは非置換型（Ｃ_１〜Ｃ_３０）アルキル、置換型もしくは非置換型アリール、置換型もしくは非置換型アルケニル、置換型もしくは非置換アルキニル、置換型もしくは非置換型シクロアルキル、置換型もしくは非置換型シクロアルケニル、置換型もしくは非置換型シクロアルキニル、置換型もしくは非置換型ヘテロ環、置換型もしくは非置換型ヘテロアリール、置換型もしくは非置換型アリール（アルキル）、置換型もしくは非置換型アルキル（アリール）、または置換型もしくは非置換型ヘテロアリール（アルキル）であり得る。

【0079】

本明細書に記載の１つ以上の方法を使用して、式（I）の化合物を得ることができる。
例えば、いくつかの実施形態において、Ｒ^１は、Ｎ_３、ＳＣＮ、−Ｃ（＝ＮＯＲ^２）（ＣＮ）、または−ＣＨ（＝ＮＯＲ^２）であり得る。その他の実施形態において、Ｒ^１は、ＣＦ_３、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＣＮ、ＯＨ、またはＮＣＯであり得る。いくつかの実施形態において、Ｒ^１は、Ｎ_３であり得る。その他の実施形態において、Ｒ^１は、ＣＦ_３であり得る。さらなる他の実施形態において、Ｒ^１は、Ｆであり得る。またさらなる他の実施形態において、Ｒ^１は、Ｃｌであり得る。いくつかの実施形態において、Ｒ^１は、Ｂｒであり得る。その他の実施形態において、Ｒ^１は、Ｉであり得る。さらなる他の実施形態において、Ｒ^１は、ＣＮであり得る。さらなる他の実施形態において、Ｒ^１は、ＯＨであり得る。またさらなる他の実施形態において、Ｒ^１は、ＳＣＮであり得る。いくつかの実施形態において、Ｒ^１は、ＮＣＯであり得る。その他の実施形態において、Ｒ^１は、ＮＯであり得る。さらなる他の実施形態において、Ｒ^１は、−Ｃ（＝ＮＯＲ^２）（ＣＮ）であり得る。またさらなる他の実施形態において、Ｒ^１は、−ＣＨ（＝ＮＯＲ^２）であり得る。

【0080】

本明細書に与えられるように、Ｒ^２は、様々な基であり得る。例えば、Ｒ^２は、（Ｃ_１〜Ｃ_１０）アルコキシ、置換型もしくは非置換型（Ｃ_１〜Ｃ_３０）アルキル、置換型もしくは非置換型アリール、置換型もしくは非置換型アルケニル、置換型もしくは非置換型アルキニル、置換型もしくは非置換型シクロアルキル、置換型もしくは非置換型シクロアルケニル、置換型もしくは非置換型シクロアルキニル、置換型もしくは非置換型ヘテロシクリル、置換型もしくは非置換型ヘテロアリール、置換型もしくは非置換型アリール（アルキル）、置換型もしくは非置換型アルキル（アリール）、または置換型もしくは非置換型ヘテロアリール（アルキル）であり得る。いくつかの実施形態において、Ｒ^２は、置換されていてもよいベンジルであり得る。いくつかの実施形態において、ＯＲ^２は、カルビミドイル（carbimidoyl）シアニド、カルバルデヒドオキシム、（ベンジルオキシ）カルビ
ミドイル（carbimidoyl）シアニド、またはカルバルデヒドＯ−ベンジルオキシムであり
得る。

【0081】

式（I）の化合物の非限定な例として、以下が挙げられる。

【化11】

【0082】

いくつかの実施形態において、Ｒ^１は、Ｎ_３になり得ない。その他の実施形態において、Ｒ^１は、ＣＦ_３になり得ない。さらなる他の実施形態において、Ｒ^１は、Ｆになり得ない。またさらなる他の実施形態において、Ｒ^１は、Ｃｌになり得ない。いくつかの実施形態において、Ｒ^１は、Ｂｒになり得ない。その他の実施形態において、Ｒ^１は、Ｉになり得ない。さらなる他の実施形態において、Ｒ^１は、ＣＮになり得ない。さらなる他の実施形態において、Ｒ^１は、ＯＨになり得ない。またさらなる他の実施形態において、Ｒ^１は、ＳＣＮになり得ない。いくつかの実施形態において、Ｒ^１は、ＮＣＯになり得ない。その他の実施形態において、Ｒ^１は、ＮＯになり得ない。さらなる他の実施形態において、Ｒ^１は、−Ｃ（＝ＮＯＲ^２）（ＣＮ）になり得ない。またさらなる他の実施形態において、Ｒ^１は、−ＣＨ（＝ＮＯＲ^２）になり得ない。

【0083】

いくつかの実施形態において、式（I）の化合物は、

【化12】

になり得ない。
その他の実施形態において、式（I）の化合物は、

【化13】

にはなり得ない。

【0084】

置換型ビシクロ［１．１．１］ペンタン化合物を合成するためのさらなる詳細を、表１に与える。

【化14】

【表2】

【表3】

【表4】

＊は、アルケニルおよびアルキルが、置換されていてもよいことを示す。

【0085】

当業者であれば、例示としてのスキームと例で説明されている手順を、所望の製品に到達するように変更する方法が分かるということについて留意すべきである。

【実施例】

【0086】

実施例１：基本手順
触媒ＡまたはＢの溶液（２〜５ｍｏｌ％）を、１ｐｐｍのＢＨＴ（１０ｍＭの最終濃度）を含む、無水ＭｅＯＨおよび無水Ｅｔ_２Ｏの３：１混合物、または２：１混合物のどちらかに溶解し、Ｎ_２下で２分間攪拌した。プロペラン（１当量）と適当な捕捉剤（１．２〜１．５当量）を加え、次いで、ＰｈＳｉＨ_３（１．０当量）を加えた。一夜室温で攪拌後、混合物を濃縮して、所望の化合物を得、これをシリカゲルを用いたフラッシュクロマトグラフィーによってさらに精製するか、またはさらなる精製をせずに使用した。

【化15】

実施例２：ビシクロ［１．１．１］ペンタン−１−カルボニトリル：

【化16】

【0087】

ビシクロ［１．１．１］ペンタン−１−カルボニトリルを、実施例１の基本手順に従って、ＭｅＯＨ／Ｅｔ_２Ｏ中でシアン化トシル、触媒Ａ、およびフェニルシランを使用して合成した。¹H NMR （400 MHz、MeOH-ｄ4） δ 2.40 （s、1 H）、2.31 （s、6 H）。

実施例３：Ｎ−（ベンジルオキシ）ビシクロ［１．１．１］ペンタン−１−カルビミドイル（carbimidoyl）シアニド：

【化17】

【0088】

Ｎ−（ベンジルオキシ）ビシクロ［１．１．１］ペンタン−１−カルビミドイル（carbimidoyl）シアニドを、実施例１の基本手順に従って、ＭｅＯＨ／Ｅｔ_２Ｏ中でＮ−（ベ
ンジルオキシ）−１−（メチルスルホニル）メタンイミドイルシアニド、触媒Ａ、およびフェニルシランを使用して合成した。生成物を異性体（ＥおよびＺ）の混合物として単離した。主な異性体：¹H NMR （400 MHz、MeOH-d4） δ 7.37 − 7.33 （m、5H）、5.24 （s、2H、2.53 （s、1H）、2.07 （s、6H）. 少量の異性体: ¹H NMR （400 MHz、MeOH-d4
） δ7.37 − 7.33 （m、5H）、5.22 （s、1H）、2.51 （s、1H）、2.19 （s、6H）。

実施例４：ビシクロ［１．１．１］ペンタン−１−カルバルデヒドＯ−ベンジルオキシム：

【化18】

【0089】

Ｎ−（ベンジルオキシ）ビシクロ［１．１．１］ペンタン−１−カルビミドイル（carbimidoyl）シアニドを、実施例１の基本手順に従って、ＭｅＯＨ／Ｅｔ_２Ｏ中でトシルメ
タナールＯ−ベンジルオキシム、触媒Ａ、およびフェニルシランを使用して合成した。LC/MS （APCI） m/z 202.1 [C₁₃H₁₅NO + H⁺]。

実施例５：１−アジドビシクロ［１．１．１］ペンタン、および１−アミノビシクロ［１．１．１］ペンタン：

【化19】

【0090】

１−アジドビシクロ［１．１．１］ペンタンを、実施例１の基本手順に従って、ＭｅＯＨ／Ｅｔ_２Ｏ中でトシルアジド、触媒Ｂ、およびフェニルシランを使用して合成した。

【0091】

前の工程からのＭｅＯＨ／Ｅｔ_２Ｏ中の粗生成物のアジドへ、ＭｅＯＨ中のＣｕＳＯ_４（０．１当量）、ＮａＢＨ_４（１当量）を０℃で加えた。ＮａＢＨ_４（４当量）を１時間かけて複数回に分けて加えた。混合物を一夜攪拌し、次に、ジオキサン中の４Ｎ ＨＣｌで酸性化した。次に、混合物を乾燥するまで濃縮し、次いで、Ｅｔ_２Ｏで粉末化して、１−アミノビシクロ［１．１．１］ペンタンを得た。LC/MS （APCI） m/z 84.1 [C₅H₉N+H]⁺。

【0092】

当業者は、１−アミノビシクロ［１．１．１］ペンタンが、本明細書に記載の条件を使用して、１−アジドビシクロ［１．１．１］ペンタンから形成されることを理解する。（Goh, Y. L., et al., Organic Letters 2014, 16(7), 1884-1887を参照）。従って、１−アミノビシクロ［１．１．１］ペンタンを本明細書に記載の条件から得たことは、ＭｅＯＨ／Ｅｔ_２Ｏ中のトシルアジド、触媒Ｂ、およびフェニルシランを使用してＢＣＰから１−アジドビシクロ［１．１．１］ペンタンを形成することの証拠である。

実施例６：１−クロロビシクロ［１．１．１］ペンタン：

【化20】

【0093】

窒素雰囲気下で、Ｍｎ（ｄｐｍ）_３（０．０２ｍｍｏｌ）を室温でイソプロパノール（５ｍＬ）に溶解し、次に、０℃へ冷却する。ジクロロメタン（５ｍＬ）に溶解したフェニルシラン（１ｍｍｏｌ）および塩化トシル（１．５ｍｍｏｌ;追加の試薬）を加え、次い
で、［１．１．１］プロペラン溶液（１ｍｍｏｌ、〜０．２〜０．５Ｍのエーテル／ペンタン溶液）を加える。得られた混合物を０℃で２１時間攪拌する。水およびブラインを加えて反応をクエンチする。混合物を５分間攪拌し、次に、酢酸エチルで抽出する。まとめた有機層を乾燥し（ＭｇＳＯ_４）、ろ過し、揮発性物質を減圧下で除去する。次に、未精製の残渣を次の工程で使用するか、そうでなければ、フラッシュクロマトグラフィーに付して、１−クロロビシクロ［１．１．１］ペンタンを得る。

実施例７：ビシクロ［１．１．１］ペンタン−１−オール：

【化21】

【0094】

酸素を追加の試薬として使用して、実施例６の基本手順を繰り返して、ビシクロ［１．１．１］ペンタン−１−オールを生成させる。あるいは、適当な試薬を使用して実施例１の基本手順に従う。

実施例８：１−チオシアナトビシクロ［１．１．１］ペンタン:

【化22】

【0095】

チオシアン酸カリウムを追加の試薬として使用して、実施例６の基本手順を繰り返して、１−チオシアナトビシクロ［１．１．１］ペンタンを生成させる。あるいは、適当な試薬を使用して実施例１の基本手順に従う。

実施例９：１-イソシアナトビシクロ［１．１．１］ペンタン：

【化23】

【0096】

シアン酸カリウムを追加の試薬として使用して、実施例６の基本手順を繰り返して、１−イソシアナトビシクロ［１．１．１］ペンタンを生成させる。あるいは、適当な試薬を使用して実施例１の基本手順に従う。

実施例１０：１−ニトロソビシクロ［１．１．１］ペンタン：

【化24】

【0097】

亜硝酸ナトリウムを追加の試薬として使用して、実施例６の基本手順を繰り返して、１−ニトロゾビシクロ［１．１．１］ペンタンを生成させる。あるいは、適当な試薬を使用して実施例１の基本手順に従う。

【0098】

上記では、明確化と理解という目的のために、例示と実例として、少し詳しく記載したが、当業者は、本開示の趣旨から逸脱することなく、様々な多くの変更をなし得ることを理解するであろう。従って、本明細書に開示された形態は、例示のためだけのものであり、本開示の範囲を限定することを意図してはおらず、むしろ、本発明の真の範囲と趣旨に沿った全ての変更と代替も含むことを意図することを、明確に理解するべきである。