2020 Fiscal Year Research-status Report
キラルブレンステッド酸触媒によるアルケンの不斉移動水素化反応の開発
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20K22515
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
辻 信弥 北海道大学, 化学反応創成研究拠点, 特任助教 (30873575)
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| Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2022-03-31
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| Keywords | 有機触媒 / 還元 / ブレンステッド酸 / 不斉合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は反応条件の確立および新規触媒骨格の構築に焦点を当て、研究を進めた。
まず反応条件についてモデル基質としてアリール-アルキル二置換アルケンを用いた場合、種々の水素ドナーとキラルブレンステッド酸触媒を検討する事により、目的の還元体が良好な収率で得られる条件を見出した。一方でエナンチオ選択性については、異なる置換基を持った触媒をスクリーニングしてもほぼ全ての場合でラセミ体のみが得られる、という結果が得られた。申請者らの研究室では二量体様の構造を持つ触媒を用いた反応を既に報告しているが、本反応においてそれらの触媒を用いた場合では痕跡量以上の還元体は得られず、アルケンの異性化がみられるのみであった。
この問題を解決するにあたり、触媒の更なる酸性度の向上、および活性中心部位をより嵩高くして反応場をより精密にコントロールすることにより、高い収率およびエナンチオ選択性の両立が出来るのではないか、と考えた。そこで二量体様の嵩高い構造は保ったままに触媒活性部位を変更することにより、酸性度を上げた触媒を新たにデザイン・合成し、新規触媒ライブラリを構築した。それらを検討した結果、目的の還元体が良好な収率および10％程度と低いが再現可能な鏡像体過剰率で得られる条件を見出した。この結果は基質が純粋な炭化水素であることを考えれば、十分に本戦略の有効性を示しているといえる。
これまでに得られた結果を基に、置換基および水素ドナーの構造を種々検討を行うことにより、目的の反応を良好なエナンチオ選択性で進行させることが可能になると考えている。
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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
種々の水素ドナーおよびキラルブレンステッド酸触媒を検討した結果、アルケンの異性化やポリマー化を抑えて目的の還元体を良好な収率で得ることに成功した。
また、触媒活性部位を変更することにより、より優れた反応性・選択性を持つ触媒のデザイン及びライブラリ構築に成功した。そしてその触媒が目的の反応を良好な収率および有望なエナンチオ選択性で進行させる事を見出した。
鏡像体過剰率はまだまだ満足のいく数字ではないものの、以上より概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在1-ナフチル基を置換基に持つ触媒で最も優れたエナンチオ選択性が得られていることから、更なる触媒ライブラリの拡大・スクリーニングを行う事で収率および選択性を向上させる事が出来ると考えている。それと同時に水素ドナーの構造についても詳細な検討を行う予定である。また計算化学を用いた遷移状態計算・およびその構造から最適な触媒デザインのためのヒントが得られるとも考えているため、現在遂行中である。
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| Causes of Carryover |
本年度は基本的に一つの基質を用いて検討を行ったが、その際には1本目に購入したキラルカラムでうまく分離することが出来た。しかしながら更なる検討を行う上で必ず異なる分離条件が必要になるため、次年度に当初の予定通り追加のキラルカラムを購入する予定である。
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