2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Decarboxylative Functionalization Reactions of Carboxylic Acids
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18H01974
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
柴富 一孝 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00378259)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 力 東京理科大学, 理学部第二部化学科, 講師 (40452164)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 脱炭酸反応 / アルキルカルボン酸 / フッ素化反応 / ピリジン化合物 / β－ケトカルボン酸 / ２－ピリジル酢酸 / ワンポット反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カルボン酸は自然界に広く存在しており、入手容易かつ重要な機能を持つ化合物である。このため、カルボキシル基の脱炭酸を伴う官能基変換反応は有用な分子変換反応として古くから研究されている。しかしながら、結合エネルギーの大きい炭素－炭素結合の切断を要する反応であることから往々にして激しい反応条件を必要とする。一方で、β位にカルボニル基を持つアルキルカルボン酸（β－オキソカルボン酸）は容易に脱炭酸を起こすことが知られている。筆者はこの性質に着目して、以前に、キラルアミン触媒を用いたβ－オキソカルボン酸の脱炭酸的塩素化反応を報告した。本報告はカルボン酸類の脱炭酸的ハロゲン化反応を不斉化した初の例である。この成果を基盤として、本研究ではβ－オキソカルボン酸の脱炭酸的官能基化反応のさらなる開拓、および本反応の駆動原理を利用した広範なアルキルカルボン酸類の変換反応の開発を目的とした。
当該年度の研究では、まず、β－オキソカルボン酸の求電子的フッ素化剤による脱炭酸的フッ素化反応が無触媒条件下で円滑に進行することを見出した。本反応は第三級カルボン酸を用いても円滑に進行することから多置換型フッ素化合物を簡便に合成することができる。また、２－ピリジル酢酸および４－ピリジル酢酸類を反応基質とした場合にも同様の脱炭酸的フッ素化反応が進行することを見出した。さらに、ピリジル酢酸メチルエステルのアルカリ加水分解反応と続く脱炭酸的フッ素化反応を１potで実践することにも成功した。形式的にはメチルエステルをフッ素原子へ１段階で変換する反応となる。ピリジン骨格は医農薬品の重要な部分構造として知られている。これまでピリジル酢酸類の脱炭酸を伴う官能基化反応はほとんど報告されていないことから、新たなピリジン化合物の合成方法として医薬品化学への貢献が期待される。
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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
β－オキソカルボン酸の求電子的フッ素化剤による脱炭酸的フッ素化反応が無触媒条件下で円滑に進行することを見出した。また、２－ピリジル酢酸類を反応基質とした場合にも同様の脱炭酸的フッ素化反応が進行することを見出した。いずれの反応も、第三級カルボン酸を用いた場合にも円滑に進行する。第三級β－オキソカルボン酸の脱炭酸的官能基化反応はほとんど報告されていないこと、また、ピリジル酢酸類の同官能基化反応もこれまでほとんど報告されていないことから、新規性の高い合成反応を開発できたと言える。本反応で得られる第三級フッ素化合物およびフルオロアルキルピリジン類は医薬品候補分子の合成原料として興味深い化合物である。上記の研究成果は査読付き国際学術論文（２報）に発表した。これらのことから、研究の進捗は良好であると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
β－オキソカルボン酸およびピリジル酢酸類を反応基質とした脱炭酸的な官能基化反応を開発する。求電子剤としてトリフルオロメチル化剤やアルドール受容体を用いることで、炭素ー炭素結合形成反応への展開を検討する。また、オキサゾリル酢酸類やピリミジル酢酸類等を反応基質として、様々なヘテロ環化合物への合成へ展開する。さらに、触媒的不斉反応への応用を検討する。キラルアミン触媒、ブレンステッド酸触媒、ルイス酸触媒等、広範なキラル触媒の利用を検討する。また、これらの脱炭酸反応のメカニズムを計算化学を用いて明らかにする。詳細な反応駆動力に関する情報を得ることでキラル触媒設計の指針とする。
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Research Products
(20 results)
