| Project/Area Number |
21K06454
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 47010:Pharmaceutical chemistry and drug development sciences-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤岡 弘道 大阪大学, 産業科学研究所, 特任教授 (10173410)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | アセタール / 脱保護 / 触媒反応 / 塩中間体 / DFT計算 / アセタール型塩化学種 / ピリジニウム塩 / 触媒的脱保護 / 芳香族アセタール / 塩化学種 / ホスホニウム塩 |
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| Outline of Research at the Start |
申請者は，アセタール型ピリジニウム塩およびホスホニウム塩を活性塩化学種として利用する独自の反応を開発したが、これらは高価な試薬を化学量論量以上用いる必要があった。
本研究では、反応を触媒化することにより，これまでに開発した反応をより実用的な反応とすることを目的とする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
今回の申請研究により、アセタールを触媒量のTMSOTfとコリジンに、化学両論量のジメチルスルフィドまたはトリエチルホスフィンとＴＭＳＣｌを加えて反応し、飽和重曹水で後処理すると、好収率で脱保護が進行することを見出している。
昨年度は引き続き、アセタールの触媒的脱保護反応の一般化を図った。また触媒反応サイクルを説明するため、DFT計算を行った。この触媒サイクルでは、まずTMSOTfが塩基性の強いコリジンと錯体（TMSColl・OTf)を形成して、このものがアセタールと反応してコリジニウム塩（Coll・OTf）を与える。次いでより求核性の強いジメチルスルフィドまたはトリエチルホスフィンがColl・OTfのカチオン部であるコリジンと置き換わり、チオニウム塩（Thio・OTf）またはホスホニウム塩（Phos・OTf）となる。この時に遊離するコリジンがTMSClと反応して錯体（TMSColl・Cl）生成する。そしてTMSColl・ClとThio・OTfまたはPhos・OTfとの間でアニオン交換反応が起こり、塩のアニオン部がClとなったチオニウム塩（Thio・Cl）またはホスホニウム塩（Phos・Cl）を与える。その際に同時に、活性種TMSColl・OTfが生成し、再度アセタールと反応して上記反応サイクルを繰り返す。このようにして、全てのアセタールがThio・ClまたはPhos・Clへと変換された後、飽和重曹水で加水分解されてアルデヒドへと変換される、と考えている。今回、この一連の変換過程での塩中間体の安定性をDFT計算して検証した。その結果、トリエチルホスフィンを利用する反応系では、我々の仮説を良く説明できる結果を得た。ジメチルスルフィドを用いる系については、現在検討中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
反応条件を詳細に検討し、複数の塩中間体（ピリジニウム塩、チオニウム塩またはホスホニウム塩）を経由して反応が進行することを明らかにした。反応は、これまでにないカチオン、アニオン交換プロセスを経て触媒的に進行すると考えられる。そこで塩中間体の安定性のDFT計算を行い、チオニウム塩を経る経路は現在検討中であるが、ホスホニウム塩を経る経路については良く説明できる結果が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）本触媒的脱保護法ではコリジンより塩基性が弱く、求核性が強いMe2SまたはEt3Pを添加剤として加える必要が有るが、添加剤の匂いの問題がある。一方、DMFも同様に利用できることを見出しているので、その他の添加剤も検討し、より優れた触媒サイクルの確立を目指す。
２）申請者のアセタールの脱保護の大きな特徴は「ケタールの存在下にアセタールを脱保護できる」という世界で唯一の反応である点である。しかしながらその達成にはTMSOTfより高価なTESOTfを用いる必要が有った。そこで触媒的脱保護法ではTMSOTfを用いてケタールとアセタールを併せ持つ基質で検討する。
３）申請者の手法では、水酸基のアセタール型保護基であるTHP-エーテル，MOM-エーテル，MEM-エーテル，メチレンアセタールなども脱保護でき、かつその脱保護の順番が従来法とは逆になるという特徴がある。そこで本触媒的脱保護法を、これらの水酸基のアセタール型保護基に適用し、より実用的な手法として 確立する。
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