Development of cooperative metal hydride and lewis acid catalysis for radical cyclization

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15284
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 33020:Synthetic organic chemistry-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Hayashi Hiroki 北海道大学, 化学反応創成研究拠点, 特任助教 (90802223)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 計算科学 / 量子化学計算 / 反応経路予測 / 含窒素複素環化合物 / 環化付加反応 / 脱芳香族化反応 / 三成分連結反応 / ジフルオロカルベン

Outline of Final Research Achievements

This project focused on the development of a new radical cyclization reaction providing N-heterocyclic motifs which are prevalent in pharmaceuticals. To identify the reactions affording the target skeleton, we used quantum chemical calculations with an artificial force induced reaction (AFIR) method, which predicted not only several radical reactions but also three-component reactions with difluorocarbene to provide valuable fluorinated N-heterocycles. Based on the calculation results, we realized the predicted reactions which involved dearomative 1,3-dipolar cycloaddition.

Free Research Field

有機合成化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、計算科学を駆使してあらかじめ化学反応を予測し、得られる計算結果を指針として新規三成分環化反応の開発に成功した。この開発プロセスは、従来のトライアンドエラー型のアプローチと一線を画し、次世代型の開発手法として関連研究分野の発展に影響を及ぼすことが予想される。また、本研究で開発した三成分環化反応の生成物は、窒素に隣接する炭素上に2つのフッ素原子を有する含窒素複素環化合物であり、医薬品候補化合物として創薬研究に貢献することが期待できる。