Chain walking制御による不飽和脂肪酸の位置選択的な官能基化反応の開発

Research Project

Project/Area Number	21K15228
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 47010:Pharmaceutical chemistry and drug development sciences-related
Research Institution	Hiroshima University
Principal Investigator	白井孝宏広島大学, 医系科学研究科(薬), 助教 (80828351)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help	¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000) Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2021: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords	遷移金属 / 脂肪酸 / 脂質クオリティ / chain walking / 還元的Heck反応 / 不飽和カルボン酸 / 位置選択的官能基化
Outline of Research at the Start	本研究では、遷移金属触媒による二重結合の移動反応（chain walking反応）を制御して、官能基化反応へと展開する事で、多様な脂肪酸誘導体を合成する方法論を開発する。具体的には、chain walking反応によってアルキル鎖上を移動する金属種を、配向基で位置選択的に捕捉して官能基化する。本反応は、一つの不飽和脂肪酸を原料として一段階で多様な脂肪酸へ誘導可能な方法であり、目的物ごとに原料合成が必要な従来の方法とは一線を画する。本手法によって、天然に存在しない希少な脂肪酸誘導体を効率的に合成する革新的な分子変換反応を確立する。
Outline of Annual Research Achievements	脂肪酸はカルボキシル基とアルキル基から構成される一価のカルボン酸である。そのシンプルな構造がゆえに脂肪酸の官能基化反応は非常に難しく、目的とする脂肪酸誘導体ごとに対応する原料を別途合成する必要がある。本研究では、遷移金属触媒による二重結合の移動反応（chain walking反応）を制御して、官能基化反応へと展開する事で、多様な脂肪酸誘導体を１段階で合成する方法論を開発する。具体的には、chain walking反応によってアルキル鎖上を移動する金属種を、分子内配向基で位置選択的に捕捉して官能基化する。本年度は、まず初めに官能基化に有効な遷移金属触媒のスクリーニングを行った。その結果、当初期待していたchain walking反応の位置選択的な官能基化反応の系を見出すことが出来なかった。しかしながら、不活性な二重結合に対して還元的なＨｅｃｋ反応が進行する系を見出すに至った。還元的Heck反応は、一般的に高い温度条件が要求される反応である。本反応系では、新規還元剤を見出すことに成功したことで室温という温和条件にて還元的なHeck反応を実現させることが出来た。そこで、本還元的Ｈｅｃｋ反応に対して反応最適化を行ったところ、収率を８２％まで向上させることに成功した。還元的Ｈｅｃｋ反応は本研究課題の究極目標とする脂肪酸ライブラリー構築に重要な貢献を果たしうる反応であることから重要な成果である。今後は、chain walking反応の開発と並行して還元的Heck反応の開発も行っていく。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 位置選択的なchain walking反応の実施を目指すにあたって、保有していた二重結合の移動反応の官能基化反応への展開が想定以上に難しかった。現在は遷移金属触媒系の再スクリーニングより、有効な反応系の探索を継続して行っている。その一方で、新規に見出した還元的Heck反応の最適化は順調に進んでおり、反応最適化が近日中に完了する見込みである。本反応系は室温という温和な条件にて、不活性な二重結合に対してアリール化が進行する。本反応系は、通常、比較的高い温度条件が必要な反応系と比較して、学術的新規性が高いため、論文化を急いでいる。
Strategy for Future Research Activity	現在、還元的Heck反応の完成を早急に完了させたいと考えている。chain walking反応については、反応系（遷移金属触媒及び配向基）の見直しを行う。