| Project/Area Number |
23KJ1092
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 33020:Synthetic organic chemistry-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
山田 啓士 名古屋大学, 創薬科学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2023-04-25 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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| Keywords | コバルト触媒 / 光レドックス触媒 / 環化異性化反応 / σ結合活性化 |
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| Outline of Research at the Start |
遷移金属触媒を利用する環化反応は、単純な鎖状不飽和分子から複雑な環状化合物を一挙に合成できる有用な反応である。しかし、その反応の多くは、弱いπ結合の活性化のみを利用した反応であるため、合成出来る分子の多様性に限界がある。そこで本研究では、光触媒とコバルト触媒が協働する可視光駆動型コバルト触媒システムを利用し、π結合に加え不活性なC-H結合の切断を伴う環化反応を開発し、従来法より多様な分子を創出できる手法を確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究では、本研究室で既に発見していた可視光駆動型コバルト触媒による不活性C(sp3)-H結合の活性化を伴う新規環化反応の開発を中心に行った。この反応は、従来の反応では達成されていなかった活性金属中心から遠隔位のC(sp3)-H結合の切断を伴う新規の反応であり、その反応メカニズムは不明であった。そこで、実験化学と計算化学の両輪のアプローチによる詳細な検討を行った。
その結果、本反応は光触媒の酸化・還元によるコバルト触媒の価数の変化だけでなく、コバルトのスピン状態の変化も伴う複雑な反応機構で進行していることが判明した。また本反応は、従来法である金属還元剤とコバルト触媒を組み合わせる触媒システムは有効ではなく、可視光駆動型コバルト触媒が有効であることも明らかにした。さらに、本反応で得られる化合物が軸性キラリティーを持つ分子であることから、不斉反応への展開を試行した。検討の結果、市販されている二座キラル配位子は本反応に有効ではなく、単座キラルホスフィン配位子を利用することで中程度のエナンチオ選択性で目的の化合物を合成することができた。
一方、上記の研究から得られた知見を基に、上記の研究とは異なる位置にあるC(sp3)-H結合の活性化を伴う環化反応を新たに見出した。この反応は不斉非対称化反応へと展開することが可能であり、単座キラルホスフィン配位子を利用することで、高収率かつ高エナンチオ選択的に環状化合物を合成することを達成した。併せて、計算化学による不斉発現機構の解明も達成している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初想定していた遠隔位C(sp3)-H結合活性化を伴う環化反応の開発および反応機構の解明に加え、その研究で得られた知見から、新たな新規反応の開発に成功した。また、新たに見出した反応を不斉反応へと展開し、高エナンチオ選択的に環状化合物を合成することも達成しており、併せて、計算化学を利用した不斉発現機構の解明も達成している。
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| Strategy for Future Research Activity |
新たに見出した見出した遠隔位C(sp3)-H結合活性化を伴う不斉非対称化反応における基質適用範囲の調査を行う。また、得られた環状キラル化合物は種々の化学変換にて有用な環状化合物へとジアステレオ選択的に変換できるため、誘導化について検討を行う。また、不斉非対称化反応だけでなく、速度論的光学分割も本反応で実施し、本反応に適用できる基質の拡張を目指す。
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