2016 Fiscal Year Research-status Report
中性物質廃出型反応を基盤とした環境調和型芳香族群の効率的合成法の開発
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16K08169
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| Research Institution | Gifu Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
澤間 善成 岐阜薬科大学, 薬学部, 講師 (80552413)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ルイス酸 / 不均一系触媒 / 中性廃棄物 / 水素 / グリーンサステイナブル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機合成において、地球環境に優しい方法論の開発は重要であり、反応の進行に伴い発生する廃出物が中性であることは、反応媒体（容器）の劣化を抑制するのみならず反応処理操作を簡略化（中和工程の除去など）できるため有用である。そこで、水・メタノール・シラノール・水素などの中性廃棄物を副生する芳香族群の触媒的創製ならびに変換法の開発に取り組んでいる。触媒として、安価な汎用ルイス酸である鉄触媒や、Pd/Cなどの回収・再利用可能な不均一系触媒を選択し、研究を推進した。また、アレーンのC-H活性化を基盤としたFriedel-Crafts反応やDiels-Alder反応などのアトムエコノミーに優れた方法論を主とした骨格変換法を検討した。これらは、環境負荷低減型の反応として有用であり、多様な芳香族群の構築ならびに官能基選択的変換を可能とする。芳香環を含む有機化合物の効率的合成や官能基選択的変換法の開発は、新たな医薬品や機能性材料を創製する上で重要である。
一年目の計画で挙げていた、中性物資であるメタノールを排出する鉄触媒的フリーデルクラフツ反応を基軸とした骨格合成法に関して順調に成果を挙げることが出来ている。現在、この手法を応用することで、従来法では達成できない官能基選択的骨格変換法の実用化に展開している。また、鉄触媒を用いた新規反応を開発する上で、その原料合成の効率化も重要である。カルボニル化合物は求電性の高い反応種であるが、それらの官能基選択性の確立は困難である。現在、芳香族アルデヒド選択性を有する反応開発に従事している。
また、不均一系触媒を用いた酸素酸化法は、水のみを廃出するグリーンな方法論である。芳香族アセタール選択的酸化反応を開発するとともに、現在新たな酸化反応へと応用している。更に、不均一系触媒的脱水素反応を基盤とした手法の開発と応用で成果を挙げることができた。
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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
申請書に記載した計画において、概ね順調に成果を挙げることが出来ている。それに加え、そこから得られた知見を元に新たな反応開発へと展開できている。「研究実績の概要」の欄で記載した芳香族アルデヒド選択的な反応は、シリルトリフラートとピリジンに由来する塩中間体の反応性を巧みにコントロールすることで獲得でき、申請計画に記載した求核種との反応に留まらず、様々な求核種への適応を検討し、予期していなかった収穫も得ることが出来ている。
また、不均一系触媒を用いた酸素酸化では、芳香族アセタールをターゲットにした手法のみならず、ベンジルエーテルなどへの適用も可能した。
不均一系触媒による脱水素反応を基盤とした芳香族化合物合成においても、順調に成果を挙げることができ、こらら３つの反応において、現在報文化の準備中である。また、特許申請の準備にも取りかかっている。脱水素反応で副生する水素を利用した還元反応や重水素標識化の開発にも至っている。
また研究過程で、安定なリン酸エステルを用いた様々な有用な反応を開発しており、これらで得られた基質を利用して、上記方法論を活用した新規反応開発へと取り組んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
「現在までの進捗状況」で記載した３つの反応を確立するとともに、新たな申請研究も着手する。特に、中性の水素ガスを廃出する不均一系触媒を利用した環境調和型反応の開発に重点的に取り組む。脱水素反応は酸化反応の一種であり、一般に毒性のある試薬が当論量以上使用される場合が多い。この手法では、水素のみが副生物となり、触媒は再利用できるため、有用な酸化法となることが期待される。現在、「４＋２」環化付加により調整したシクロヘキサン誘導体からの脱水素的芳香化に主に取り組んでいるが，今後は分子内環化に次ぐ脱水素などにより複素環（フラン・ピロール・インドールなど）の環境負荷適限型反応へと展開する。また、現在は原料合成と鍵反応を段階的に行っているが、タンデム型反応へ応用し、one-potで様々な芳香環を高利率良く合成する手法へと応用する。
これら反応の継続的研究開発を行うとともに、成績体を用いた機能性材料の発見へと繋げていきたい。更に、鍵反応となる基質合成における新たな方法論の開発も同時に行う。
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