2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of extremely active chiral macrocyclic BINOL catalysts
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17K19119
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
波多野 学 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (20362270)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 不斉触媒反応 / マクロサイクル / キラルキャビティー / アルキニル化反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機反応において、基質および反応剤分子の活性化を担う単一分子性触媒の開発は、効率的な物質生産を行う上で欠かすことができない。特に不斉触媒反応の開発においては、反応自体を円滑に促進するだけでなく、生成物の立体制御を行うための優れた触媒デザインが必要である。こうした観点から、C2対称のキラルビナフトールはシンプルで安価な人工キラル分子であり、簡単に分子化学修飾を加えることができるため、様々な反応で優れた立体選択性を発現する触媒となることが実証されてきた。本研究では、従来の触媒設計の常識を覆し、ビナフトールの3,3’位の置換基をベルトのように結んだとき、単一分子性触媒としてどのような効果が得られるのかという、極めて単純な発想に基いて研究を推進している。驚くべきことに、ビナフトールの3,3’位の置換基を大員環として結んだ単一分子性触媒の開発はこれまでに例がない。より正確に言えば、“堅い”構造体である金属有機構造体(MOF)が結果的に3,3’位を結ぶ大員環が形成される例はあるが動的挙動に基づいた単一分子性触媒としての機能は発現しづらい。これらとは対照的に、本研究では単一分子性触媒としての“柔らかくしなやかな”大環状キラルビナフトール触媒を世界で初めて創製し、クローズドな構造による新奇な触媒活性の発現、マルチ立体選択性を発現する触媒づくりと反応開発を行なった。H30年度は、前年度に引き続き、ケトンの不斉アルキニル化反応やディールス・アルダー反応の開発を行なった。幅広い基質一般性の獲得に成功した一方で、特定の基質が特定の触媒で反応するという、テーラーメイドな触媒システムになっていることが最終局面で判明した。触媒構造を推定していたが、こうした新しい現象を受け、完全な特定に至らなかった。今後のさらなるデータの検証が急務であり、寄付金や校費で研究を継続して早急に仕上げる見込みである。
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