Development of advanced molecular transformations based on innovative molecular design of higher order organosuperbase catalysts enabling molecular recognition

Research Project

Project/Area Number	22H00319
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 33:Organic chemistry and related fields
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	寺田眞浩東北大学, 理学研究科, 教授 (50217428)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	近藤梓東北大学, 理学研究科, 准教授 (30645544)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2023-03-31
Project Status	Discontinued (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥42,640,000 (Direct Cost: ¥32,800,000、Indirect Cost: ¥9,840,000) Fiscal Year 2022: ¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Keywords	不斉合成 / 有機分子触媒 / 水素結合 / 塩基 / 触媒
Outline of Research at the Start	これまで触媒としての利用がほとんどなされていなかった超強塩基性有機分子に着目し、これらの触媒としての機能開拓を図るとともに、不斉認識や分子認識など基質認識能を付与した基質認識型・超強塩基性有機分子触媒の設計開発を目的としている。高度分子変換に要求される「高い触媒活性の実現」「直截的な分子変換」「鏡像異性体の選択的合成」「立体化学の自在制御」「触媒の回収再使用」を実現しうる超強塩基性有機分子触媒を革新的な設計概念のもとに開発することで先例のない触媒反応系を開拓し、医薬品等の開発におけるプロセス化学にイノベーションをもたらす高度分子変換法を確立することが最終的な目標である。
Outline of Annual Research Achievements	本研究では二塩基協調型という独自の設計概念のもと開発する基質認識型・超強塩基性有機分子触媒はP2-t-Bu～P3-t-Buホスファゼンと同等あるいはそれ以上の超強塩基性を実現することが可能である。従って、従来の塩基性有機分子触媒では活性化が困難であったプロ求核剤を利用した触媒反応系の広範な開拓が期待され、これまで未踏領域となっていた変換反応を実現する高いポテンシャルを秘めている。そこで研究開始年度となる2022年度は「電気的に中性」ならびに「アニオン性」の二塩基協調型触媒群を中心に下記の二つの研究計画を主に実施した。計画１：新たな設計概念のもとに開発する「電気的に中性」な二塩基協調型触媒の各種誘導体をキラルジアミン・リンカーで「超強塩基性官能基部位」と「基質認識部位」を連結して収束合成し、触媒ライブラリーを構築した。この触媒ライブラリーを用いて従来の有機塩基触媒では活性化の対象にはなり得なかった酸性度の低い一連のプロ求核剤を用いた新規触媒反応系の開拓に成果を挙げた。計画２：アニオン性二塩基協調型触媒も同様に多様な触媒ライブラリーの構築が容易であり、この特徴を活用して酸性度の低い一群のプロ求核剤を用いた新規触媒反応系の開拓を推進した。この際、アニオン性の「超強塩基性官能基」としてウレエートを用い、これとフェノール性水酸基を有するSchiff塩基を組み合わせた触媒設計を主に検討した。ウレアの両端に導入する置換基を種々検討し、ライブラリーを構築するとともに、こうした触媒分子設計の多様性について初期検討を行うことで、新たな触媒分子の設計開発の基礎データを収集した。これら２つの研究計画は、いずれもプロ求核剤の拡充を基軸に触媒反応系の開拓を目的として検討を進めたが、性質の異なる二塩基協調型触媒を用いたことで相補的に探索を進めることができ、一定の成果をあげることができた。
Research Progress Status	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。