Development of Chiral Bronsted Acid Catalyst with Phosphinic Acid as Active Center

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K05874
• Research Institution: Institute for Molecular Science
• Principal Investigator: 椴山 儀恵 分子科学研究所, 生命・錯体分子科学研究領域, 准教授 (80447127)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 有機分子触媒 / ブレンステッド酸

Outline of Annual Research Achievements

キラルブレンステッド酸触媒による触媒的不斉合成は、希少金属元素を触媒として用いない環境調型分子変換プロセスとして注目されている。しかし、活性中心として機能する酸性官能基が限られており、キラルブレンステッド酸触媒の汎用性は、いまだ十分ではない。汎用性の拡充に向けて、新たなキラルブレンステッド酸触媒が求められている。そこで本研究では、新たな酸性官能基としてホスフィン酸を活性中心とする新規キラルブレンステッド酸触媒を設計・開発し、これまで困難であった触媒的不斉合成を実現することを目的として、検討を行った。研究は、以下の通りに実施し、次の成果を得た。

（検討課題１）ホスフィン酸を活性中心とするキラルブレンステッド酸触媒の合成　触媒母骨格にホスフィン酸部位を導入するため、BINOL誘導体とホスフィン酸エステルとのCーPカップリング反応を検討した。その結果、酢酸パラジウム、Xantphos配位子存在下、トルエンとエチレングリコール混合溶媒中で反応を行った場合に、目的とするホスフィン酸エステルが得られた。本手法を用いることで、フェニル基、ベンジル基、ベンズヒドリル基を有するキラルブレンステッド酸触媒の合成に成功した。

（検討課題２）検討課題１で合成したキラルホスフィン酸触媒の不斉触媒機能を明らかにするため、水和物を親電子種前駆体として用いる触媒的不斉反応に焦点を絞り、検討を行った。具体的には、グリオキサール水和物とシロキシジエンとのヘテロDeils-Alder反応を実施した。その結果、良好なエナンチオ選択性で目的生成物が得られたものの、収率は不十分であり、収率に課題が残った。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

２９年度は、ホスフィン酸を活性中心とするキラルブレンステッド酸触媒の合成を計画し、合成研究を順調に実施することができた。ホスフィン酸の導入法を確立することができ、実際に、フェニル基、ベンジル基、ベンズヒドリル基の導入に成功した。小スケールの合成検討で得られた知見をもとに大量合成を完了し、本反応の検討に十分な量の触媒を得ることができた。当初、本反応の検討は、３０年度からを予定していたが、触媒量を十分に確保できたことから、本反応の検討を前倒しして実施した。本反応の検討では、収率に改善の余地があるものの、良好なエナンチオ選択性が得られた。当初の計画以上に順調に研究を進めることができた。

Strategy for Future Research Activity

平成３０年度は、触媒的不斉合成反応の検討を行う。２９年度に得られた知見をもとに、親電子剤としてグリオキサール水和物を用いて検討する。シロキシジエンの他にも各種ジエン類を用いて環化反応を施行することで、開発した触媒の有用性を確立するとともに、その機能を明らかにする。得られた生成物の構造決定はNMRにより、エナンチオ選択性の決定は、キラルHPLCにより行う。