2014 Fiscal Year Annual Research Report
ルイス酸触媒によるアミド結合活性化を鍵とするアミド化合物の変換反応の開発
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13J01616
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
西井 祐二 大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC1)
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2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | アミド / 有機リチウム試薬 / 加溶媒分解 / 亜鉛触媒 / マンガン触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カルボン酸とアミンの縮合により得られるアミド化合物は、カルボン酸誘導体の中で最も優れた安定性を持ち、その切断を伴う変換反応には一般に、強塩基または強酸性条件下での長時間の加熱が必要となる。このような厳しい反応条件は、共存する官能基や分子構造そのものを損なう要因となるため、より温和な条件でアミド結合の切断を可能とする優れた触媒反応の開発に興味が持たれてきた。特に近年では、金属触媒を用いた炭素‒水素結合の直接的な官能基化反応での配向基としても注目されている。
私は以前に開発したZn(OTf)2触媒によるエタノールアミドのエステル化反応について、アミド窒素上に更に置換基を導入した3級アミドでも同様の反応が効率的に進行することを新たに見出した。この結果により基質を目的に合わせて様々にデザインすることが可能となり、そのアプリケーションのひとつとして有機リチウム試薬を用いたオルトリチオ化反応の検討を行った。本反応は、ミュンヘン大学Paul Knochel教授との共同研究として進めており、予備的ながら目的の反応に成功している。また窒素上への置換基の導入を含めたシーケンスを設計することで、多種多様な2級アミドからのエステル化反応へと展開を計画している。また最近ではMn(acac)2錯体とキレート配位子の2,2’-ビピリジンを組合せた触媒系が、亜鉛に対して高い活性を持つことが明らかとなり、エステルの収率を高く保ったままで反応時間の大幅な短縮に成功した。この傾向は他の官能基変換にも適用できると考えることができ、実際に反応性の低いニトリル化合物であっても、小量ながらエステル化された生成物の単離に成功している。この発見により、更なる適用範囲の拡張が期待され、先に示したZn(OTf)2の系と合わせて、アミド結合切断の触媒化・有機合成を志向した応用へと発展することが強く期待できる結果となっている。
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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
当初の研究計画とは異なる発展となったものの、共同研究を含めて新たなアプリケーションの開拓が進められていること、ならびに高活性なマンガン触媒を発見するに至り、今後新たな変換反応への応用が期待できることから、概ね順調と判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
リチウム試薬を用いた変換反応については、共同研究先と連携をとりながら共著での論文作成を目標として進め、こちらがデータを取りまとめる形とする予定。現状では反応条件の最適化が直近の課題となるため、その後には、種々の求電子剤との反応、ならびにワンポット化を課題として検討を進める。マンガン触媒を用いた変換反応は、新たな課題として基質適用範囲の探索を行う。エタノールアミド類のエステル化反応については概ね検討が終了していることから、学術論文として投稿の準備を進めていく。ニトリル化合物への適用については、現状では目的物が小量得られているのみであるので、ベンゾニトリル等の単純な基質をモデルとして触媒条件のチューニングから初めていく予定。特に配位子の与える電子効果や立体効果は反応性に大きな影響を与えることが期待されるため、様々な骨格で検討し、同時に機構解析を進めていく。
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