2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of efficient molecular transformation system using [metal complexes/chiral Brønsted acids] hybrid catalysis
| Project Area | Hybrid Catalysis for Enabling Molecular Synthesis on Demand |
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17H06447
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
寺田 眞浩 東北大学, 理学研究科, 教授 (50217428)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 不斉合成 / 有機分子触媒 / 遷移金属錯体 / 物質変換 / ハイブリッド触媒 / 触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、二成分ハイブリッド触媒の一つに有機触媒、特に申請者らが独自に開発したキラルリン酸触媒を取り上げ、これに遷移金属錯体触媒をリレー式に組み合わせた触媒系を確立することによって、ワンポット高次反応制御を実現することが特徴である。二つの触媒反応系をリレー式に結びつける組み合わせは数多くあるが、これらをワンポットで効率的に行うためには、(i) 互いの触媒により触媒作用を阻害あるいは変性しないこと、(ii) 基質が望みの触媒サイクルを順に回るようにリレー式に結びつけられること、などの解決すべき問題がいくつかある。幸いなことに、キラルリン酸触媒は配位性の低い有機分子であり、遷移金属錯体への配位による金属錯体触媒の活性阻害や失活が問題視される可能性が低いと考えられる。また、酸化や還元などに対しても比較的安定であるため、遷移金属錯体触媒による酸化や還元反応を組み合わせてもキラルリン酸触媒の変性は起こりにくいという利点が挙げられる。これらの特徴を活かして平成30年度は固体遷移金属錯体触媒とキラルリン酸触媒を組み合わせたハイブリッド触媒系の開発を検討した。その結果、キラルリン酸の酸性度が不足していることが原因と考えられる失活が見られたため、酸性度の高いキラルリン酸誘導体の設計開発を進めた。酸性度を向上される方策としてパーフルオロビナフチル骨格とリン酸トリフリルアミドを組み合わせた触媒分子設計を試み、新規な強酸性キラルブレンステッド酸触媒の開発に成功した。
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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
計画班員の宍戸教授により開発された固体遷移金属錯体触媒によるエノンのヒドロシリル化を経る還元反応を起点としたシリルエノールエーテル合成と、キラルリン酸触媒による求電子剤の活性化とを組み合わせたハイブリッド触媒系の開発を検討し、キラルブレンステッド酸触媒の活性化における問題点を明らかにすることが出来た。その解決を強酸性キラルブレンステッド酸の開発により克服することを検討した。その結果、パーフルオロビナフチル骨格とリン酸トリフリルアミドを組み合わせた新たな強酸性キラルブレンステッド酸触媒の開発に成功した。研究の見通しがある程度ついたことから概ね順調と判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き固体遷移金属錯体触媒によるエノンのヒドロシリル化を経る還元反応を起点としたシリルエノールエーテル合成と、キラルリン酸触媒による求電子剤の活性化とを組み合わせたハイブリッド触媒系の開発に取り組む。この際、キラルブレンステッド酸触媒による活性化の問題点を強酸性触媒の開発で解決することを試みる。現在、パーフルオロビナフチル骨格とリン酸トリフリルアミドを組み合わせた新たな強酸性キラルブレンステッド酸触媒の開発に成功したことを受け、この新規触媒を活用したハイブリッド触媒系の開拓を進める。今後の推進方策としては、これまでの研究かとは視点を変え、選択性発現の原理など、キラルリン酸触媒の開発における根源的な課題に取り組むことでハイブリッド触媒系の確立を効率的に進めることを検討している。幸いなことに、本新学術領域研究には計算科学をバックグランドとして有する研究者も多く集っており、こうした研究者と共同研究を進めることで新たなハイブリッド触媒系へと展開していきたい。
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