2019 Fiscal Year Research-status Report
Synthesis of Electronically Stablized Ynamines by Electron-Withdrawing Phosphoryl Group, and Transformations to Functional Organonitrogen Derivatives
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19K15574
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| Research Institution | Okayama University of Science |
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Principal Investigator |
奥田 靖浩 岡山理科大学, 工学部, 助教 (70803534)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | イナミン / ホスホリル基 / 含窒素パイ共役系 / 芳香環形成 / 位置分岐型合成 / クリック反応 / 薗頭カップリング / 遷移金属触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度では、申請者は大気中でも安定かつグラムスケール合成も可能なホスホリルイナミンを利用し、脱ホスホリル化と続く銅触媒クリック反応を経由してアミノ基を4位にもつトリアゾールを合成した。これにより得られる4-アミノトリアゾールは神経伝達機能を遮断し鎮痛剤として活用できる関連誘導体が報告されているため、現在では新たな生理活性分子の開発を目指し、分子生物学的アプローチによる研究にも展開している。
また、ブロモホスホリルエチンを銅触媒クリック反応に用いることにより、ブロモ基を4位あるいは5位へ位置選択的に導入できるブロモトリアゾールの合成法も開発した。まず、脱ホスホリル化と続く銅触媒クリック反応を経由して反応が進行すれば、ブロモ基は4位に導入されることが分かった。これに対し、ホスホリル基を保持したまま銅触媒クリック反応を行えば、ホスホリル基(Ph2P(O))とアジドの置換基の立体反発により、ブロモ基は5位に導入された。それぞれの誘導体については、X線結晶構造解析によりブロモ基の位置が異なる異性体であることを確認した。また、パラジウム触媒を用いたクロスカップリング反応や求核置換反応によりブロモ基を変換することが可能であり、従来では高価な金属触媒を用いて、入手困難なヘテロアセチレンを用いるクリック反応でのみ合成可能だった4-あるいは5-ヘテロトリアゾール誘導体を選択的に得ることに成功した。また本研究技術を利用して、市販の抗腫瘍薬である NCC-149 の合成も可能であることを実証した。
さらに最近では、ホスホリルイナミンと2-ブロモビフェニルを用いた [4+2] 環化により、含窒素パイ共役系化合物の合成にも成功しつつある。2020年度では、関連誘導体の合成と反応の適用範囲の拡大により、従来では合成が困難であった含窒素パイ共役系をデザインするための新たな研究基盤の構築に努めたい。
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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
本研究の１年目では、ホスホリルイナミンの合成と続く脱ホスホリル化－銅触媒クリック反応によるアミノトリアゾール合成を実施する予定であった。その結果、アミノトリアゾールの合成研究については既に論文発表まで完了しており、本年度中における実施目標は十分に達成できたものと考えている。発表した論文の内容についても、ホスホリルイナミンとアミノトリアゾールの合成法を開発しただけでなく、ホスホリルイナミンの分光学的性質や結晶学的性質も明らかにしたので、各誘導体の物性も詳細に理解した。
また、本年度ではブロモホスホリルエチンを用いた位置分岐型クリック反応を確立し、4-あるいは5-ブロモトリアゾールの選択的合成にも成功している。これにより得られるブロモトリアゾールは続く反応でブロモ基を変換することが可能であり、従来ではほとんど合成例のない4-アミノトリアゾールや5-チオトリアゾールまで合成できた。さらに、市販の抗腫瘍である NCC-149 の合成においても本手法を用いることで効率的に合成できることを実証した。
ごく最近では、ホスホリルイナミンと2-ブロモビフェニルとの [4+2] 環化にも成功しつつあり、イナミンを用いた芳香環形成反応で含窒素パイ共役系を自在に合成する新たな研究基盤の確立を目指している。これらのブロモトリアゾールや含窒素パイ共役系化合物の合成については当初の申請書にはない予想外の研究成果であるものの、この研究で得られる有機窒素化合物は有機薄膜トランジスタや太陽電池材料 (ペロブスカイト太陽電池の正孔輸送層) として利用が期待できるため、社会において非常に有益な機能性材料の創出が期待できる。今後は、この芳香環形成反応と、当初２年目以降から予定した多置換エナミン誘導体の合成を並行しつつ研究に取り組みたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)ブロモホスホリルエチンを用いた位置分岐型クリック反応
本研究については反応条件の最適化、および関連誘導体の合成まで実施している。引き続き、必要な化合物データの収集を継続し、６月までに論文発表まで完了することを目指している。
(2)ホスホリルイナミンと2-ブロモビフェニルとの[4+2]環化による含窒素パイ共役系化合物の合成
ごく最近、本研究代表者は合成したホスホリルイナミンを出発原料に用いて、①水酸化カリウムを用いたホスホリルイナミンの脱ホスホリル化、②薗頭－萩原カップリング、③ヨウ素を用いた求電子攻撃、④分子内 Friedel-Crafts 反応という４段階変換を一挙に行うことにより、9-アミノ-10-ヨードフェナントレンが高収率で得られることを見出した。2020年度では、更なる合成プロセスの効率化と関連誘導体の合成により、多岐にわたる関連誘導体の合成を９月ごろまでに完了したい。また、ヨウ素官能基を続けてクロスカップリング反応に利用することで、従来では合成できなった含窒素パイ共役系化合物を合成し、その発光特性や光電変換特性についても明らかにする。以上の研究を全て取りまとめ、2020年度中での論文投稿を目標に設定して研究を実施したい。
(3)多置換エナミンの合成
本申請書の２年目以降に予定していた、ホスホリルイナミンの付加反応で多置換エナミンへの変換を試みる。既に申請者はパラジウム触媒を用いるイナミンのヒドロアリール化が効率的に進行することを予備的に見出しており、合成前駆体として利用可能な多置換エナミン誘導体の合成を実現したい。そのため、本研究では6月ごろまでに反応条件の最適化の完了、9月ごろまでに関連誘導体を用いた基質適用範囲の検証、および１２月頃までに機能性分子の合成完了を目標に設定し、研究を展開する。
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