不活性炭素水素結合の活性化に基づく新規直接的不斉触媒反応の開発研究

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11J10733
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 吉野 達彦 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Keywords: C-H結合官能基化 / 直截的触媒的反応 / 含窒素複素環 / ルイス酸触媒

Research Abstract

遷移金属触媒を用いた不活性C-H結合の直截的官能基化反応は優れた原子効率を有し、また合成ルートの単工程化を可能にするため、数多くの研究者が取り組んでいる分野である。しかし高価な金属触媒を用いる必要性があり、また基質一般性も不十分であるなどの課題を残している。
一方含窒素複素環は有機化学における基本的な骨格であり、医薬品やその候補化合物にも多く含まれる重要なビルディングブロックである。この窒素複素環の金属触媒への配位性を利用した隣接するベンジル位の直截的官能基化反応について研究を行った。種々検討の結果、強いルイス酸性を有する二価銅触媒や希土類金属触媒を用いることで2,6-ルチジンや2-メチルキノリン類を求核剤とする各種求電子剤との反応が進行することを見出した。銅触媒によるスルホニルイミンへの付加反応では、80℃程度の比較的温和な条件でも反応が進行した。さらにスカウンジウム触媒を用いることでα,β-不飽和ケトン類への1,4-付加反応も高温条件にて進行することがわかった。窒素系の不斉配位子を用いた不斉化も検討したが、配位子による顕著な反応性の低下が観測され、困難であった。今後はより広範な配位子検討を行い、不斉反応について検討する予定である。
配位性官能基を有しない基質におけるベンジル位の官能基化反応もジフェニルメタンなどをモデル基質として検討したが、非常に困難であることが判明した。各種金属触媒、光酸化還元触媒を用いたが望みの反応は進行しなかった。今後も検討を続けていくと共に、安価な第一周期遷移金属を用いることに焦点を当て、その他のC-H結合官能基化反応にも取り組んでいく予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

含窒素複素環類のsp3C-H結合の直戴的官能基化反応において、ラセミ条件での広い一般性を達成できたため。

Strategy for Future Research Activity

含窒素複素環類化合物のベンジル位のsp3C-H結合の官能基化においては、現状の触媒系では触媒に非常に高いルイス酸性が求められるため、既存の不斉配位子を用いた検討だけでは不斉化が困難であると予想される。そのためルイス酸性を損なわない新たな配位子の設計から検討する予定である。
また本反応においては強いルイス酸性を有する高価な希土類触媒を用いることが問題点として残されており、今後は比較的安価な第一周期遷移金属触媒を用いることに焦点を当てたC-H結合の官能基化反応にも取り組んでいく予定である。