2021 Fiscal Year Annual Research Report
Stereoselective Synthesis of Chiral Substituted-Cyclobutanes and Ladderanes
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20H03360
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
佐藤 美洋 北海道大学, 薬学研究院, 教授 (90226019)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | シクロブタン / ラダラン / シクロオクタジエン / ルテニウム / 環化反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，創薬においてはオレフィンやベンゼンの生物学的等価体として注目されるシクロブタン化合物や，シクロブタン環が連結し「はしご状」となったラダラン（ladderane）化合物の一般的合成法を開発し，様々な光学活性多置換シクロブタン及びラダラン化合物の合成に展開可能な方法論の確立を目指している。本研究課題の2年目である2021年度は，昨年度に引き続き「Ru触媒を用いた多置換シクロブタン骨格及びラダラン骨格の構築法の展開」に焦点を当てて研究を進めた。昨年度までの検討では，官能基化の手掛かりとなる「硫黄官能基」を含有する基質によるRu触媒を用いた環化反応を行うと，これまで用いてきた炭素官能基や窒素官能基を持つ基質とは性質が異なり，中性錯体を用いた反応，カチオン性錯体を用いた反応のいずれの場合も目的とする[3]-ラダラン骨格を持つ生成物が得られるものの，構造未知の別の化合物が主生成物として得られることがわかっていた。今年度の研究において，この未知化合物の構造をX線構造解析で決定することができ，[3]-ラダランが開環した構造である二環式8員環（シクロオクタジエン）化合物が主生成物であることが明らかとなった。この化合物は恐らく，基質がRu錯体に酸化的環化付加反応を起こすときに，[3]-ラダラン構造を与える反応とは逆の面でアルケンが配位して進行したためであると考えられる。更にアルケンの配位面を変えるべく，種々のRu錯体を用いて検討を行なったが，選択性を逆転することはできなかった。そこで，基質のテザーを「ホウ素官能基」に変えた基質で同様の検討を行なったところ，後の官能基化が容易なビニルボラン構造をもつシクロブタンが合成できることが分かった。そこで，今後は更にこの反応の基質適用範囲の拡大，ホウ素官能基を持つ[3]-ラダラン骨格の構築やその後の変換反応を検討していく予定である。
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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
今年度の研究において，ホウ素官能基をテザーに持つ基質を用いるとRu触媒による閉環反応でビニルボラン構造をもつシクロブタンが合成できることが分かった。本生成物は，ビニルボラン構造を利用して後の官能基化が容易であり，様々な多置換シクロブタン化合物の合成に利用可能であると考えられる。また，Ru錯体を変更することで，ビニルボラン構造を持つ[3]-ラダラン化合物の合成への応用も期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度の検討により見出したホウ素官能基をテザーに持つ基質のRu触媒による閉環反応を更に展開し，基質適用範囲の拡大，ホウ素官能基を持つ[3]-ラダラン骨格の構築を検討していく。また，得られた化合物のビニルボラン構造を利用した変換反応を行い，様々な多置換シクロブタンや多置換ラダラン化合物の合成へと展開していく予定である。また，本反応に光学活性なアレンを基質として用いると，光学活性体の合成も容易であると考えられる。更に，我々のグループの別の研究において，ラセミ体のアレンの反応系内での異性化を伴う「動的速度論的分割過程」を経る変換反応を開発していることから，その知見を活用し，本反応形においてもそれらの手法を用いた動的速度論的分割過程」を経る触媒的不斉環化反応への展開に関しても検討したいと考えている。
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