2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Asymmetric Organic Catalysts Using Accurate and Efficient Conformational Analysis
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18H01969
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| Research Institution | Fukuoka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
蒲池 高志 福岡工業大学, 工学部, 准教授 (40403951)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 英治 九州大学, 理学研究院, 助教 (70782944)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 配座解析 / 有機分子触媒 / 不斉合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、キラル四級アンモニウム塩を不斉相間移動触媒として用いたエステル塩基加水分解反応に関する反応機構解析および触媒の改良を検討した。前者に関しては、当初、この不斉加水分解反応の経路として可能性のある３つの機構が想定できたが、ConFinderを用いた疑似遷移状態探索 (PTSCS)とDFT計算を組み合わせた検討を行ったところ、キラルな四級アンモニウムヒドロキシド活性種が直接エステルを求核攻撃する際に立体選択性が発現することを支持する結果が得られた。また、分担者はこの反応機構解析から得られた知見に基づき、新触媒の合成と反応検討を行ったところ、MeO基の代わりに4-t-Bu-BnO基を有する触媒を用いた際、フェニルグリシン誘導体のエステル基質に関して、これまでより高い選択性で目的生成物を得ることに成功した。また、本研究を推進する中で、水酸化物イオンの代わりにアルコキシドイオンを反応系中で発生させることで新たな不斉加アルコール分解の触媒系となりうると考え、触媒・反応条件を種々検討したところ、極めて高い立体選択性で不斉加アルコール分解が進行する反応系を見出すことに成功した(最大96% ee)。本反応系は、嵩高いアルキル基をα位にもつアズラクトンの不斉加アルコール分解は他の触媒系では適用困難な基質であり、ユニークな特徴である。
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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
本年度では、ConFinderを用いた不斉加水分解反応の機構解析とそこから得られた知見を基にした触媒開発に取り組んだ。反応機構に関しては当初、可能性のある３つの異なる反応経路で進むことが考えられたが、今回の取り組みの結果、キラルな四級アンモニウムヒドロキシドがエステルを求核攻撃する際に立体選択性が発現することを支持する結果が得られた。また、選択性発現段階におけるTS構造から得られた相互作用に関する知見を基に新たな触媒を設計・合成した結果、特にフェニルグリシン誘導体のエステル基質に関して84% eeまで選択性が向上する結果が得られた(これまでは最大72% ee)。反応機構に関する論文を執筆中である。また、本研究を実施する中で、相間移動触媒を用いた高立体選択的な不斉加アルコール分解を新たに見出すことができた。有機触媒を用いたアズラクトン類の不斉加アルコール分解はいくつか報告されているものの、相間移動触媒を用いて達成した例は本触媒系が初めてである。さらに、本触媒系は、これまで困難であった、α位に嵩高い置換基を有するアズラクトン類にも適用可能である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今回の研究で新たに見出した不斉加アルコール分解反応について、反応条件最適化、基質適用範囲の検討、立体選択性発現機構の解析、触媒設計および合成などを実施する。また、基質については、アミノ酸エステルに加えて、アリールプロパン酸エステルについても検討を行う。また、理論計算から新たな説明変数の候補が見つかったので、これを実験系に適用する。
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