2021 Fiscal Year Annual Research Report
有機超塩基触媒が拓く不活性炭素ー酸素結合の直截的変換反応
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20J20712
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
林 和寿 東北大学, 薬学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Keywords | 有機超塩基 / 不活性結合 / 芳香族化合物 / 芳香族求核置換 / 有機触媒 / 芳香族複素環 / 炭素ー酸素結合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、フェネチルエーテルでの炭素（ｓｐ３）－メトキシ結合変換反応において基質適用範囲の拡大に成功した。これまで、フエネチルエーテルでのアミノ化反応を報告しているが、求核剤をチオールに変更することで炭素（ｓｐ３）－メトキシ結合における炭素―硫黄結合形成反応へと展開することができた。反応機構としては、まず基質からメタノールが脱離してアリールアルケンを形成した後に、求核剤がアルケン部位に付加する二段階の反応過程から成ることを確認した。基質検討を行ったところ、合成上有用なハロゲン化物やベンゾチオフェンやインドールなどの生理活性が期待される複素環化合物において適用可能であった。求核剤としては、第１級から第３級アルキルチオールの他、アルキルチオールに比べ求核性の低いベンゼンチオールも反応基質として用いることができた。
加えて、これまでに芳香族メトキシ化合物を反応基質とした炭素（ｓｐ２）－メトキシ結合の変換反応として、アルコール、アミン、アルカンニトリルとの芳香族求核置換反応が進行することを見出しているが、当該年度においては、チオールを求核剤とした場合には酸素―メチル結合が反応点となり、触媒的な脱メチル化反応が進行することを見出した。反応機構的にはＳＮ２型の置換様式から成る。本反応はアセチル基やハロゲン原子を持つ電子不足な化合物から、アルコキシ基を有する電子豊富な芳香族メトキシ化合物において適用が可能であることを示した。
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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
これまで、フェネチルエーテルでの炭素（ｓｐ３）－メトキシ結合変換反応においてアミン求核剤を用いてきたが、求核剤をチオールに変更することで炭素（ｓｐ３）－メトキシ結合における炭素―硫黄結合形成反応へと展開することができた。加えて、チオール求核剤を芳香族メトキシ化合物での反応で検討した際に、求核置換反応ではなく脱メチル化反応が進行することを見出した。この反応は、当初計画していなかった反応であるものの、従来このような脱メチル化反応では一般的に高反応性の化学量論量の反応剤として、求核性が高い試薬やBBr3等のルイス酸、あるいは強いブレンステッド酸が必要とされていて、このような触媒的な反応系は限られた状況にあったため、有機超塩基触媒の有用性を示す結果である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、β―アリールエチルエーテルを反応基質として、炭素(sp3)―メトキシ結合の求核剤の付加反応を開発する。本年度ではリン求核剤による付加反応の検討を実施する。4位にトリフルオロメチル基を有するβ―アリールエチルエーテルと求核剤として、ジフェニルホスフィンオキシドを用いる。本反応では副生成物としてメタノールが生じるためモレキュラーシーブスの添加効果についても検討する。脱メタノール化アリールアルケンへの付加反応でt-Bu-P4が有用であることを各種有機塩基（アミジン、グアニジン塩基、t-Bu-P2）や無機塩基（アルコキシド、水素化ナトリウム、アミド塩基）との比較で実証する。
また、前述した芳香族メトキシ化合物における脱メチル化反応において、最適条件の決定、基質適用範囲の拡大に取り組む。
さらに、上記の研究内容について、得られた結果を取りまとめ、学会発表、英語論文投稿を行う。
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