2021 Fiscal Year Annual Research Report
Rational catalyst design for controlling site- and stereoselectivities
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19K05464
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| Research Institution | Rikkyo University |
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Principal Investigator |
山中 正浩 立教大学, 理学部, 教授 (60343167)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 分子触媒設計 / DFT計算 / 不斉合成 / 分子認識 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
複数の官能基（反応サイト）を同一分子内に有する複雑化合物に対して、反応性の類似した官能基を識別して化学変換することは、合成化学分野における挑戦的課題の一つである。本研究では、一般に官能基の反応性の違いに支配されることが多いサイト選択性を、立体選択性とも併せて制御することが可能な分子触媒の開発を目的とする。具体的には、基質の活性化から様々な化学変換までを実現するルイス酸・金属触媒部位に対して、複数の水素結合や分散力を介して分子認識やサイト選択性を制御する有機分子触媒部位を付与することにより、「立体選択的・サイト選択的分子触媒」を実現する。本年度は、上記の設計概念に基づいて開発した「ビス-2-アミノチアゾリン配位子」と「6,6'-ジアミノビピリジン配位子」を用いて、ニトロンとβ,γ-不飽和α-ケトエステルの不斉1,3-双極子付加環化反応とα,β-不飽和ケトンの不斉ホウ素化反応について検討し、それぞれ高エナンチオ選択性を達成した。さらに、前者ではアルデヒドを共存させた競争反応において、後者ではアクリロニトリルを共存させた競争反応において、高い官能位選択性を示すことを見出した。これらは、同様の反応を促進する通常の金属触媒では見られない分子認識能である。DFT計算により遷移状態と立体制御機構について理論的検討を行ったところ、今回開発した分子触媒は、金属触媒部位と有機分子触媒部位との協働作用によって、高い分子認識能を発現していることが分かった。
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