2021 Fiscal Year Research-status Report
オルト位に極小置換基を有する炭素-窒素軸不斉化合物の創製
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20K06945
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
北川 理 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (30214787)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 軸不斉 / アトロプ異性 / キナゾリンチオン / 重水素 / フッ素 / ジアステレオマー / ハロゲン結合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度は，３位窒素原子上にオルト-重水素化フェニル基もしくはオルト-フルオロフェニル基を有する軸不斉キナゾリンチオンの合成と不斉軸の安定性について検討を行なった．
まず，ラセミックな3-(オルト-重水素化フェニル)-2-エチルキナゾリン-4-チオンの合成を行ない，キラルHPLC法によるエナンチオマー分離を試みたものの，分離には成功しなかった．また，光学活性前駆体より同キナゾリンチオンのエナンチオマーを合成し，比旋光度の測定を行なったが，旋光性は全く観察されなかった．そこで次に，当該キナゾリンチオンよりエノラートを調製し，α-ベンジル化を行なったところ，不斉炭素原子とN-C軸不斉に基づくジアステレオマー混合物が生じていることを（1Hおよび2H-NMRより）確認した．本研究は，オルト位重水素-軽水素識別に基づく同位体アトロプ異性（軸不斉）を検出した初めての例となる．ただし，本化合物のアトロプ異性部位（N-C 軸）は常温でも比較的に容易に回転するため，同位体アトロプ異性の単離は困難であることが判明した．
一方，オルト-フルオロフェニル基を有する軸不斉キナゾリチオンの合成を行なったところ，不斉軸回転の常温での半減期は数年のオーダーであり，充分に安定なアトロプ異性構造を有することが明らかとなった．また，オルト-クロロフェニル基やオルト-ブロモフェニル基を有するキナゾリン-4-チオンを合成し，その不斉軸の安定性を比較した．なお，この際，オルト-クロロ基もしくはオルト-ブロモ基とチオ基との間に分子間ハロゲン結合が生じていることを見い出し（オルト-フオロフェニル体ではこのようなハロゲン結合は生じていない），さらに，このハロゲン結合の様式が，ラセミ体と光学的に純粋なものでは大きく異なること（キラリティー依存型ハロゲン結合）も明らかとした．
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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
2021年度の主たる目的は，オルト位に極小置換基（フッ素原子と水素原子もしくは軽水素原子と重水素原子）を有する炭素-窒素軸不斉化合物の創製であり，今年度はその目的を充分に達成することができたと考えている．
すなわち，3-(オルト-フルオロフェニル)-2-エチルキナゾリン-4-チオンの合成とエナンチオマー分離に成功し，その不斉軸が比較的安定である（常温でのラセミ化の半減期数年）ことを明らかとした．また，オルト-重水素化フェニル基を有する2-エチルキナゾリン-4-チオンを合成したところ，その不斉軸は不安定であったものの，ジアステレオメリックな化合物に変換し，そのNMRを測定することにより，同位体軸不斉（同位体アトロプ異性）を検出することができた．
なお，これらの研究成果は既に，Molecules誌ならびにOrganic Letters誌にて公表されているが，審査員からの査読コメントも好評価であった．
以上の理由から，現在までの研究の進捗状況をおおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画では，次年度の研究はオルト位に極小置換基を有する（キナゾリノン誘導体以外の）炭素-窒素軸不斉型アトロプ異性分子の創製を目的としている．現在のところ，窒素原子上にオルト-重水素化フェニル基もしくはオルト-フルオロフェニル基を有するキノリン-2-チオンの合成と不斉軸の安定性の検証を行なう予定である．
一方，同位体アトロプ異性分子について過去の文献を精査したところ，50年以上前に報告された２例が知られているのみであった，この２例の同位体アトロプ異性分子はいずれもビアリー型構造を有しており，光学活性前駆体より合成されているが，アトロプ異性部位の直接的な検出には成功していない．すなわち，これら同位体アトロプ異性化合物は，旋光性や円二色性を全く示さないクリプトキラル化合物であり，また，合成過程での一部ラセミ化の可能性も指摘されている．このように，光学純度が明確でかつ安定な同位体アトロプ異性分子は，未だ知られていないと言える．そこで，極小置換基にこだわらず，安定な同位体アトロプ異性構造を有する炭素-窒素軸不斉化合物の創製についても併せて検討する．例えば，3位窒素原子上に2-CH3-6-CD3フェニル基を有するキナゾリノン誘導体の両エナンチオマーを合成し，その光学特性を明らかにする．
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| Causes of Carryover |
2021年度は当初の計画とほぼ同額（100万円）の金額（104万円）を使用した．26万円程度の余りは，2020年度の繰越金（コロナパンデミックによる実験量の減少）に起因している．
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