2018 Fiscal Year Research-status Report
脱炭酸反応による双性イオン種の発生を基盤とする反応開発
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18K05112
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
齊藤 巧泰 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (00758451)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 双性イオン中間体 / 脱炭酸反応 / 電子環状反応 / 不斉転写反応 / 転位反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
脱炭酸反応を起点とする双性イオン等価体の発生と反応開発を行った。
(1) 脱炭酸型ナザロフ環化反応の応用研究
先行研究において見出した、環状エノール炭酸エステルがルイス酸の作用による脱炭酸反応に基づくオキシアリルカチオン等価体を発生を伴う触媒的ナザロフ環化反応の応用研究棟して、本反応の不斉合成への応用を検討した。光学活性なプロパルギルアルコールを原料とし、二酸化炭素固定化反応により、光学活性な環状エノール炭酸エステルへ誘導後、ルイス酸を作用させたところ、不斉転写を伴う脱炭酸型ナザロフ環化反応が進行し、高い光学純度を有するシクロペンテノンが合成できることを見出した。
(2) 脱炭酸反応による新たな双性イオン種の発生に基づく反応開発
シクロプロピル基を導入した環状エノール炭酸エステルを基質とする反応では、シクロプロパン環の開裂を伴うホモナザロフ環化反応が進行することを既に見出していたが、収率が中程度に止まっていた。そこで触媒をスクリーニングしたところ、レニウム触媒を用いると極めて円滑に進行することも見出し、2-シクロヘキセノンを高収率で合成することができた。
また、脱炭酸反応による不可逆的な双性イオン種の発生によって、古典的なカルボカチオン種を経由する反応も改善できると期待し、脱炭酸を伴うピナコール型転位反応を検討した。すなわち、1,2-ジオールのカルボニル化により環状炭酸エステルを合成し、ルイス酸を作用させたところ、脱炭酸を伴う1,2-転位が進行した。この際、転位は完全な選択性で起こり、セミピナコール転位に類似の転位選択性を持つことが分かった。
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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
(1) 脱炭酸型ナザロフ環化反応の応用研究
当初計画していた脱炭酸型ナザロフ環化反応の応用性を検討することを目的とし、いくつかの候補となる反応を試みたところ、触媒的不斉合成への利用は困難であることが分かったが、幸いにも光学活性原料を用いる不斉転写反応は極めて円滑に進行することが分かった。特に、ナザロフ環化反応はカチオン種の発生を伴うため、通常はラセミ化することが予期されるが、本手法ではラセミ化が抑制されていることから、その反応機構は従来のものと大きく異なるものであることも分かった。
(2) 脱炭酸反応による新たな双性イオン種の発生に基づく反応開発
既に進行することが分かっていたホモナザロフ環化反応を収率良く触媒する金属種を見つけることができ、この触媒系を用いて様々なシクロプロピル基を有する環状エノール炭酸エステルから、対応するホモナザロフ環化反応が進行することも見出した。
また、脱炭酸反応による新たな双性イオン種の発生を伴う反応開発として、当初計画していたピナコール型転位反応を検討したところ、脱炭酸とともに1,2-転位が進行し、セミピナコール型の転位生成物が収率良く得られることも見出すことが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) 脱炭酸型ナザロフ環化反応の応用研究
引き続き、不斉転写を伴う脱炭酸型ナザロフ環化反応の検討を行う。特に基質の一般性を拡張するとともに、不斉転写が効率的に進行しない基質について再度反応条件の検討を行っていく。
(2) 脱炭酸反応による新たな双性イオン種の発生に基づく反応開発
引き続き、脱炭酸型ホモナザロフ環化反応及び脱炭酸型1,2-転位反応について検討を行う。脱炭酸型ホモナザロフ環化反応は、基質の一般性について検討を行う。脱炭酸型1,2-転位反応についても、基質一般性を見るとともに、不斉転写反応への応用も試み、その反応機構に関する知見を得たいと考えている。
また、これまでは脱炭酸反応により生成した双性イオン種を分子内反応にて捕捉する反応を開発してきたが、今後は発生した双性イオン種の分子間反応への応用も検討していく予定である。
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| Causes of Carryover |
不斉合成への応用を行う上で、いくつかの反応形式を摸索する予定であったが、研究開始の後、初期において触媒的不斉合成が困難であることがわかり、光学活性試薬の予算金額との差が生じた。また光学活性原料の分取に利用するために計上したセミ分取カラムは、分析用カラムの故障により、そちらを優先して購入したため、予算と差額が生じた。
次年度では、もともと計上していた設備備品費の品目の購入をするともに、本申請研究の別の検討項目にて光学活性試薬に多くの予算を計上する。
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