2020 Fiscal Year Annual Research Report
１電子移動型クロスカップリング反応によるカルボン酸の官能基化反応
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19J20842
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
田中 津久志 九州大学, 薬学府, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | カルボン酸 / エノラート化 / ブレンステッド塩基触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度はラジカル機構によるカルボン酸の直接的触媒的α-官能基化反応の開発を目的とした研究を行った(J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 4517)。本反応ではレドックス活性なLewis酸触媒として鉄を用いることで、世界初のラジカル機構による無保護カルボン酸の直接的触媒的α-官能基化反応を達成した。また、本反応は系中で発生した基質由来のアルカリ金属カルボキシラートをブレンステッド塩基触媒として利用することで、カルボン酸のエノラート化に化学量論量の外部塩基を必要としない世界初の触媒系を達成した。本研究では詳細な反応機構解析の結果、鉄触媒と添加剤（モレキュラーシーブス）中に含まれるアルカリ金属の協働効果によってカルボン酸の効率的なエノラート化が可能であることを解明した。しかし、本触媒系で温和なエノラート化が可能な基質は比較的α位の酸性度が高いα-アリールカルボン酸などに限られており、より低活性な脂肪族カルボン酸のエノラート化には160℃の高温条件が必要であった。
そこで、今年度はより低活性なカルボン酸のエノラート化に適用可能な触媒系の開発に取り組んだ。研究に着手するにあたり、鉄よりも電子吸引性の高い触媒を用いることでより低活性な脂肪族カルボン酸のエノラート化が達成可能であると考えた。検討の結果、化学量論量の外部塩基を必要としない脂肪族カルボン酸のエノラート化法の開発に成功した。反応条件の詳細は特許申請の都合により割愛するが、現在論文投稿準備中であり、まもなく投稿予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
今年度はより低活性なカルボン酸のエノラート化に適用可能な触媒系の開発に取り組んだ。研究に着手するにあたり、鉄よりも電子吸引性の高い触媒を用いることでより低活性な脂肪族カルボン酸のエノラート化に適用可能な触媒系の実現が可能であると考えた。
そこで初めに、触媒検討と開発を行った。次に、開発した触媒系を適用可能な反応の探索を行った。種々検討の結果、ブレンステッド塩基触媒による脂肪族カルボン酸のエノラート化法および新規反応の開発に成功した。さらに、開発した反応の基質適用範囲の検討および得られた目的物の変換反応などの検討を行い、見出した触媒系および新規反応の有用性を示すことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今回新たに開発した触媒系を用い、カルボン酸の直接的触媒的α-アミノ化反応をはじめとするカルボン酸の様々な修飾反応の検討を行う。また、これまでに得た知見を基に本触媒系をさらに応用し、さらなる触媒活性の向上および不斉反応の実現を目指す。
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