2023 Fiscal Year Annual Research Report
遷移金属・ルイス酸複合触媒の分子設計と複素環Ｃ－Ｈ官能基化のサイト自在制御
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20K23375
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
吉戒 直彦 東北大学, 薬学研究科, 教授 (50401170)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
砂田 祐輔 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (70403988)
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| Project Period (FY) |
2021-03-12 – 2024-03-31
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| Keywords | 有機合成 / 触媒 / 遷移金属 / ルイス酸 / 結合活性化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
C-H結合の直接的かつサイト選択的な官能基化は有機分子の構造的複雑化や多様化を迅速に行う手法として理想的であり，複雑分子の合成や医薬品のリード化合物探索を加速する．本研究では，精密に分子設計された遷移金属と典型金属ルイス酸の複合触媒系を用い，医薬品分子において重要な部分構造をなす複素環について高度な反応サイト制御を伴ったC-H官能基化手法を創出することを目指した．最終年度は主に，コバルト・マグネシウム触媒系によるエナンチオ選択的なC-H結合アルキル化反応の開発に取り組んだ．具体的には，キラルN-ヘテロサイクリックカルベン（NHC）ーコバルト触媒とGrignard反応剤の存在下，芳香族イミン類のラセミ第二級ハロゲン化アルキルによるエナンチオ収束的アルキル化反応を探索した．その結果，N,N-ジアルキル置換キラルNHCを用いた際に，中程度のエナンチオ選択性が発現することを見出した．研究期間全体を通して特筆すべき成果は以下の通りである．１）ホスフィン・第二級ホスフィンオキシド(PSPO)二官能性配位子によって支持されたコバルト・アルミニウムおよびコバルト・マグネシウム触媒系による，ピリジン，ピリドン，イミダゾピリジン等の複素環におけるルイス塩基部位近傍のサイト選択的C-H結合アルケニル化の開発に成功した．実験及び理論計算による反応機構検討から，本反応におけるC-H活性化がligand-to-ligand hydrogen transfer(LLHT)とよばれる配位子間水素移動機構で進行していることを明らかにした．２）コバルト・亜鉛触媒系が，ニトリル化合物の炭素ーシアノ結合活性化を経るアルキンのカルボシアノ化およびヒドロシアノ化反応を促進することを見出した．また，亜鉛触媒の有無によって反応の立体選択性を逆転させ，異なる立体配置をもつ置換アクリロニトリル類を作りわける手法を創出した．
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