2016 Fiscal Year Research-status Report
[2.2]-パラシクロファン類の触媒的不斉合成法の開発と不斉合成素子としての利用
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16K05685
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
森 啓二 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10515076)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | パラシクロファン / 面不斉 / 不斉合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
様々な医・農薬中に頻繁にみられる不斉情報を制御する不斉合成反応の開発は、現代有機化学における重要課題の一つである。その中でも、不斉制御の鍵となる新たな触媒の開発は大きな関心を集め、これまでに様々な不斉配位子・触媒が開発されてきた。これまでの研究の多くが、安定な軸不斉を持つビナフチル類に焦点をあてており、同様に安定な不斉情報（面不斉）を持ち、強固な不斉場の構築が期待できる[2.2]-パラシクロファン類の不斉触媒への応用例は少ない。これは、パラシクロファン類の不斉合成法およびその合成的変換法が未発達であることに起因する。このような背景のもと本研究では、[2.2]-パラシクロファン類の触媒的不斉合成法の開発とその不斉合成素子（不斉有機触媒、不斉反応剤）としての利用を目的とした。
まずは研究推進の大きな鍵である[2.2]-パラシクロファン類の触媒的不斉合成法の開発を目指し研究に取り組んだ結果、近年、金属元素を含まない環境調和型の触媒として注目を集めているキラルリン酸触媒を用いることで、[2.2]-パラシクロファン類の代表的ジヒドロキシ類縁体（PHANOL）が高い立体選択性で合成できることを見出した。詳細な基質検討の結果、本反応においては二つのヒドロキシ基の存在、特にそれらがシュードオルト位に存在することが重要であり、これにより高度な立体選択性が達成できていることを突き止めた。
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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
研究の第一歩として、研究推進の鍵となる[2.2]-パラシクロファン類の触媒的不斉合成法の開発を目指し研究に取り組んだ。その結果、近年、金属元素を含まない環境調和型の触媒として注目を集めているキラルリン酸触媒、特に3,3’-位に嵩高いアントリル基を持つ触媒を用いることで、[2.2]-パラシクロファン類の代表的ジヒドロキシ体（PHANOL）の速度論的光学分割を伴うアシル化反応が極めて高い立体選択性で進行することを見出した。なお、本速度論的光学分割法におけるS値は328と極めて高く、生体触媒である酵素をも凌駕する選択性を達成することができた。本反応はシュードオルト位にヒドロキシ基を持つPHANOLのみが適用可能な基質であり、対応するモノメチルエーテル体やモノヒドロキシ体、ヒドロキシ基をシュードパラ位に持つ基質では選択性はほとんど発現しなかった。以上の検討から、キラルリン酸触媒が二官能性の触媒として機能し、リン酸のブレンステッド酸部分が酸無水物を活性化すると同時にホスホリル酸素部位とPHANOLのフェノール性ヒドロキシ基が水素結合を形成した遷移状態で不斉反応は進行していると、現在のところ考察している。
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| Strategy for Future Research Activity |
H28年度において研究遂行にあたり重要な[2.2]-パラシクロファン類の触媒的不斉合成法を確立できたが、依然として条件検討や基質一般性の確認が十分に行えていない。そこでH29年度は、申請時にH28年度に行うことを計画していたさらなる条件検討に取り組むとともに、この骨格ないしは類似の骨格を有する面不斉触媒合成に精力的に取り組む。まずは、ラセミ体の原料を用いて誘導体合成を進める予定である。その知見のもと、光学活性な触媒を合成し、その機能評価を行う。特にその際、これまでに不斉合成において多くの実績があり、また得られる生成物の高い合成的価値が期待できる、ニトロスチレンとインドールとの不斉共役付加反応やニトロスチレンのHantzschエステルを用いた不斉還元反応を評価系に設定する予定である。
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| Causes of Carryover |
当初、緻密なスクリーニングを必要とすると想定していた[2.2]-パラシクロファン類の触媒的不斉合成において、幸運にも類似の反応系での有効な触媒が本反応系にも機能することを見出した。そのため、翌年からの詳細な条件検討や基質一般性の調査の実行にあたり、大きく予算を次年度に繰り越すこととした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
H29年度は、申請時にH28年度に行うことを計画していたさらなる条件検討を行うとともに、この骨格ないしは類似の骨格を持つ面不斉触媒合成に精力的に取り組む。まずは、ラセミ体の原料を用い、誘導体合成を進める予定である。
H30年度は前年度までの知見のもと、光学活性な触媒を合成し、その機能評価を行う。その際、これまでに不斉合成において多くの実績があり、また得られる生成物の高い合成的価値が期待できる、ニトロスチレンとインドールとの不斉共役付加やニトロスチレンのHantzschエステルを用いた不斉還元を評価系に設定する予定である。
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