リン原子含有活性化学種を鍵とする反応集積化

• Project Area: Middle molecular strategy: Creation of higher bio-functional molecules by integrated synthesis.
• Project/Area Number: 18H04396
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 村井 利昭 岐阜大学, 工学部, 教授 (70166239)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2018: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: キラリティー転写 / ビナフチル基 / チオホスホン酸エステル / P-キラル / きらりティー転写 / リン原子キラリティー / 光学活性 / ホスフィンオキシド / 不斉転写

Outline of Annual Research Achievements

リン原子上がキラルないわゆるP-キラル化合物の効率的な合成法が近年盛んに研究されている。合成は主に、リン原子上がすでにキラルな前駆体を用いる、またはリン原子上がプロキラルな化合物の非対称化に分けられる。ただしどちらの反応も基質の適用限界を有し、出発化合物合成も時間を要するなどの課題がある。それに対してわれわれの開発したビナフチル基を有するホスホン酸エステルやその誘導体を鍵出発化合物とした前例のないキラリティー転写反応を開発してきた。2019年度は、とりわけチオホスホン酸エステルを出発化合物とした転写反応の条件最適化を行い、生理活性を示すP-キラルチオホスホン酸エステルアナログ合成法を確立した。
まず始めに、三塩化リン、ビナフトールならびに粉末セレンとから、ビナフチル基を組み込んだセレノリン酸塩化物1を調製した。塩化物1に別途調製した Grignard反応剤を作用させてビナフチルセレノホスホン酸エステル2を導き、その硫化によって、チオホスホン酸エステル3を導いた。そこでこの3に対する酸素求核剤の反応条件最適化を行った。反応ではビナフチル基を有するチオホスホン酸エステルのビナフチルオキシ基とリン原子との一方のP-O結合が選択的に開裂し、アルコールがリン原子上に導入されている。基質であるアルコールの脱プロトン化が必要であるが、ナトリウム塩基よりもリチウム塩基のほうが、反応効率さらに生成物の選択性も高かった。アルコールとしては、一級アルコール、二級アルコールを利用することができ、デヒドロリボースなど糖鎖アルコールも適用できた。ここまでの反応機構をDFT計算によっても解明した。その結果、ビナフチルオキシ基の酸素原子のリチウムイオンへの配位が反応の選択性を制御していることも明らかにできた。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] 5-Amino-2-thiazolylpyridine N-Oxides: Synthesis and Properties (2020)
  • Author(s): Murai, T.; Nakatsu, Y.; Tsuchiya, Y.; Yamaguchi, K.; Maruyama, T.; Miwa, Y.; Kutsumizu, S.
  • Journal Title: Heterocycles Volume: 101 Issue: 2 Pages: 611-620
  • DOI: 10.3987/com-19-s(f)51
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] P-stereogenic phosphinothioic acids, phosphonothioic acids and their esters: Syntheses, reactions, and applications (2020)
  • Author(s): Kuwabara, K.; Maekawa, Y.; Murai, T.
  • Journal Title: Tetrahedron Volume: 76 Issue: 22 Pages: 131152-131152
  • DOI: 10.1016/j.tet.2020.131152
• [Journal Article] 2-(2-Hydroxyphenyl)-5-aminothiazoles: Synthesis and Properties Involving Dual Emissions (2019)
  • Author(s): Murai, T.; Yoshihara, M.; Yamaguchi, K .; Minoura, M.
  • Journal Title: Asian J. Org. Chem. Volume: 8 Issue: 7 Pages: 1102-1106
  • DOI: 10.1002/ajoc.201900194
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hydrolysis of Phosphonothioates with a Binaphthyl Group P-Stereogenic Binaphthyl Phosphonothioic Acids and Their Use as Optically Active Ligands and Chiral Discriminating Agents (2018)
  • Author(s): Kuwabara, K.; Maekawa, Y.; Minoura, M.; Murai, T.
  • Journal Title: Org. Lett. Volume: 20 Issue: 5 Pages: 1375-1379
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.8b00147
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of P-stereogenic phosphonothioates via alcoholysis of phosphonothioates with a binaphthyl group (2018)
  • Author(s): Kazuma Kuwahara, Yusuki Maekawa, Masahiro Ebihara, Toshifumi Maruyama, Toshiaki Murai
  • Journal Title: Heteroatom Chemistry Volume: 29
  • Peer Reviewed
• [Presentation] キラリティー転写を鍵反応とする逐次的なアルコリシスによるP-キラルチオホスホン酸エステルの合成 (2019)
  • Author(s): 桑原一真、村井利昭
  • Organizer: 第46回有機典型元素化学討論会