2021 Fiscal Year Research-status Report
Catalytic Asymmetric Synthesis of Inherently Chiral Calixarenes and Its Application to Unique Molecular Recognition
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20K06964
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
上田 善弘 京都大学, 化学研究所, 助教 (90751959)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 分子不斉 / カリックスアレーン / 芳香族臭素化 / ロジウム二核錯体 / C-Hアミノ化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カリックスアレーンはフェノールが2、6位でメチレン架橋された環状オリゴマーであり、その内部空間を生かしてホスト・ゲスト化学における代表的なホスト分子として数多くの研究がなされてきた。例えば配座がお椀型のcone型に固定されている場合、その三次元構造に由来して、置換基の配列に応じた固有のキラリティを持つ。この特徴的なキラリティを持つカリックスアレーン類の分子認識能には興味がもたれるが、中心不斉を構築する反応における不斉触媒としての評価が数例報告されているのみで、分子認識能の評価はほとんど為されていない。このような応用研究の推進に、化合物の量的供給が必須となるが、触媒的不斉合成法は欠如している。前年度はこの触媒的不斉合成法として、キラルロジウム二核錯体触媒を用いるC-Hアミノ化による不斉非対称化反応を開発した。これにより、触媒的な方法論に基づき、高い光学純度で分子不斉カリックスアレーンを得ることができた。今年度は誘導化を見据えた官能基変換手法として、芳香族臭素化による不斉非対称化反応に取り組んだ。その結果、置換カリックスアレーンの部分構造であるビスアリールメタン誘導体の芳香族臭素化による不斉非対称化が高エナンチオ選択的に進行することを見出した。キラルビスアリールメタン誘導体は医薬品の部分構造にも見られる構造単位であり、触媒反応開発というだけでなく、医薬品化学の観点からも有用な反応を見出すことができた。
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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
前年度までに開発したC-Hアミノ化による不斉非対称化の基質を用いて、臭素化による不斉非対称化を検討したが、反応の解析が困難であった。そのため、まずは部分構造であるメタンビスフェノール誘導体を基質として、臭素化における触媒探索を行なった。その結果、プロキラル炭素上にノシルアミド基を有する化合物の臭素化において、当研究室で見出したキラル4-ピロリジノピリジンが非常に強力な不斉触媒として機能することを見出した。フェノールオルト位に種々の置換基（アルキル基、アリール基、アルコキシ基）が許容であり、いずれも高い不斉収率でモノ臭素化体が得られた。メカニズム解析から、触媒は塩基触媒としてフェノールを脱プロトンすることで反応加速効果を示すことが示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
カリックス[4]アレーンの部分構造の不斉非対称化で得られた知見を生かして、カリックス[4]アレーンの臭素化による不斉非対称化反応の検討を行う。まずは、カリックス[4]アレーンのメチレン架橋部位に窒素置換基を導入する方法を検討する。カリックス[4]アレーンは高い対称性を有しているため、メチレン部位に一つ置換基を導入してもアキラルな化合物として存在する。導入した置換基を足がかりに臭素化するフェノールの方向性が定まれば、非対称化による分子不斉カリックスアレーンが構築される。
得られた分子不斉カリックスアレーンのキラルホストとしての応用研究も随時行う。臭素化を足がかりとしてさまざまな置換基を導入した化合物を合成し、キラルな内部空間を活かした、特徴的な分子認識能を見出す。
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| Causes of Carryover |
一昨年度はコロナ禍のため、参加予定の学会が中止あるいは延期となり、旅費を必要としなかった。また、テレワークの実施や研究室の人員のローテションによって、当初の予定ほど実験に必要な消耗品を使用しなかった。昨年度は研究計画申請当初の予定より多額の消耗品費を利用したが、一昨年度からの繰越金を全て消費するほどではなかった。一方、研究計画当初からは予想しなかった研究成果も得られており、今年度も引き続き精力的に実験を行うことで、さらなる研究の発展に努める。
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