キラル第三級炭素ラジカルの立体特異性を実現する緊密ラジカルペアの確認
| Project/Area Number |
23K21116
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| Project/Area Number (Other) |
21H01939 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 33020:Synthetic organic chemistry-related
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
西形 孝司 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (90584227)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
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| Keywords | 立体特異的反応化学 / 緊密ラジカルペア / カップリング / アルキル化反応 / ラジカル反応 / 立体特異的反応 / キラル第三級炭素 |
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| Outline of Research at the Start |
キラル第三級アルキルハロゲン化物である、αーハロカルボニル化合物を用いて、触媒存在下、各種求核剤との立体特異的反応開発を行う。第三級炭素上で進行する立体特異的反応例は極めて少なく、またその合成化学的利用価値も未知である。本研究ではこれらの現象に緊密ラジカルペアが関与していると仮説を立て、その立証に努める。
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| Outline of Annual Research Achievements |
緊密ラジカルペアを経由すると期待される反応の開発が本研究の目的である。本年は、光学活性アルキルハロゲン化物のキラリティーを維持しながら行える立体特異的反応の探索を行った。その結果、これまでに次に示す２つの反応の確認ができた。１）立体特異的ヒドロキシル化反応、２）立体特異的シアノ化反応
１）キラルαブロモまたはクロロアミドと水を、銀触媒存在下反応を行うと、原料のキラリティーを維持した生成物が得られた。原料と生成物のＸ線結晶構造解析の結果、本反応は立体保持で進行していることが分かった。本反応で用いた銀塩はルイス酸として働いていることがわかっており、触媒が無いと反応効率が低下する。一方で、フリーラジカルが生じているかどうか検討した。その結果、tempoやBHTのようなラジカル補足剤が存在しても反応が停止しなかったことから、本反応は一般的なラジカル機構ではない。２）キラルαブロモアミドとシアノヒドリンを銅触媒、およびアンモニウム塩存在下反応を行うと、原料のキラリティーを維持した生成物が得られた。アンモニウム塩が重要な役割を果たしており、これがないと反応が進行しない。原料、および生成物のX線結晶構造解析による絶対配置の決定、および機構解析は現在実施中である。本反応で得られたシアノ化体を還元すると非天然型βアミノ酸に誘導することができる。これを利用したペプチド合成も現在実施中である。
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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
立体特異的ヒドロキシル化反応反応を仕上げ、論文投稿することができた。
そのほか、緊密ラジカルペアを経由しているであろう反応系を、予想以上に発見することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
【計画１：原料の調達】 反応の立体化学検証には、光学活性なαブロモカルボニルが必要である。予備的検討ではダイセル製キラル分取カラムを用いることで、基質を手軽に分離できることが分かっており、引き続き来年度もキラル分取による方法で原料調達を行う。しかしながら、これまでの検討で分離分取が困難なエナンチオマーがあるので、その場合にはジアステレオマーも検討する。カルボニルのα位およびエステルやアミド部位に光学活性部位を有する基質を検討する。
【計画２：反応検証】適用可能な反応群の開発：キラル第三級アルキルハロゲン化物(3°RX)が求核剤(Nu-H)、有機(半)金属試薬(RM)、または、炭素―炭素多重結合と反応した場合、各反応(付加脱離型、付加型、クロスカップリング、置換型反応)において第三級炭素の立体化学が維持されるかを引き続き検証する。これまでの３年間の検討では、銅触媒存在下、アミン、シアン化物イオン、水酸化物イオン、フッ化物イオン、末端アルキンとαブロモカルボニルが立体特異的にカップリングすることを見出している。これらの実験事実を基盤として適用できるクロスカップリングの範囲拡大を研究していく。また、シアノ化に成功しているため、これをもとにβアミノ酸および対応するペプチドの合成を試みる。
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Report
(3 results)
Research Products
(22 results)
