超臨界流体を用いる超強酸触媒芳香族求電子置換反応の効率化と多様化

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13554023
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 大和田 智彦 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 教授 (20177025)
• Keywords: ブレンステッド酸 / 芳香族求電子置換反応 / 超臨界流体 / 環化反応 / 超求電子試薬 / 4H-1,2-ベンツオキサジン / Pictet-Spengler反応

Research Abstract

超強酸とは濃硫酸よりも強いブレンステッド酸(プロトン酸)である.本研究者は超強酸中で起きる有機分子のプロトン化現象と、生成する高度に電子不足なカチオン分子の構造を明らかにした。カチオン分子は複数の陽電荷をもつジカチオンである。強酸中生成するカチオン分子種は求電子性が高進された超求電子試薬として、無置換のベンゼンやハロゲン置換ベンゼンなどの不活性ベンゼンと反応し新規な芳香族求電子置換反応を形成する.創薬化学において最も重要な構造単位である芳香族化合物創製の基盤反応である芳香族求電子反応において(1)反応の高効率化(2)反応の応用性の拡大(芳香族化合物の置換基の制約の解除)(3)新規芳香族置換基直接導入反応(新規な求電子試薬の開発)を本研究課題では目的とした.
本研究課題では上記の3つの目的を超臨界流体を反応溶媒として用いる均一系酸触媒反応系の開発によって反応の高効率化を達成し、化学量論的反応、さらには触媒的反応を可能にすることによって解決のための基礎的な知見を得ることを企画した.
本研究によって超臨界メディアを活用した超強酸触媒反応の開拓には現在用いている液体超強酸であるトリフルオロメタンスルホン酸の蒸気圧が反応装置のシールドを破壊することが分かった.また市販のNafion等の固体は我々の研究で既に既知となった超強酸触媒反応が進行せず、固相-液相の反応には大きなな非効率性が判明した.本年度は
1)反応の立体選択および位置選択の調査:超強酸触媒Pictet-Spengler環化反応における環化の立体選択化学の調査を行い超強酸触媒によって高い環化の立体選択性が発現することが解明できた.
2)反応の応用性の拡大についての研究:新規複素環4H-1,2-ベンツオキサジン合成法を確立するためにニトロアルカンの超強酸環化反応を研究し、環化反応を発見した.

Research Products

• [Publications] S.Nakamura, M.Uchiyama, T.Ohwada: "4H-1,2-Benzaxazines with Electron-withdrawing Substituents on the Benzene Ring, Synthesis and Application as Potent Intermediates for Oxygen-Functionalized Aromatic Compounds"J. Am. Chem. Soc.. 125(in press). (2003)