2021 Fiscal Year Annual Research Report
ペリ環状反応に基づくユニークな中員環骨格構築法：高次構造天然物合成への展開
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21H01923
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
谷野 圭持 北海道大学, 理学研究院, 教授 (40217146)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ペリ環状反応 / 電子環状反応 / ７員環 / 環化反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自然界には、様々な大きさの炭素環が互いに縮合した複雑な分子構造を持つ天然有機化合物が数多く存在する。それら天然物の化学合成は医薬品の開発にも繋がり、学術面のみならず社会的な要請にも応える重要な研究課題である。本研究の目的は、独自に開発した有機合成反応を駆使し、従来の方法では困難な中員環炭素骨格構築法を開発することにある。さらに、天然物合成への応用を通して、その有用性を実証する。
１年目の実績として、脱離基として挙動するカルバマート基を導入した鎖状トリエン基質に強塩基を作用させることで、ヘプタトリエニルアニオンの生成に続く8π系電子環状反応が進行し、交差共役7員環トリエンが単一の生成物として得られることを明らかにした。ヘプタトリエニルアニオンの8π系電子環状反応は古くから知られているものの、生成する7員環ジエンが異性体混合物となる問題点などから、一般的な7員環構築法として確立されていなかったが、本業績はこの制約を打破するものである。
さらに、アニオン安定化基を導入した基質トリエンの8π系電子環状反応を検討し、リン酸エステル基を導入した基質から、塩基性条件下での環化反応とアルデヒドとのワンポットHorner-Wadsworth-Emmons反応を経て、交差共役7員環トリエンを得る新反応の開発に成功した。これと同時に、基質両末端の置換基は、形成される7員環上では互いに隣接する炭素上に存在するが、それらの相対立体配置が基質の二重結合の立体配置を反映する「立体特異的な環化反応」であることを証明した。
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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
本研究の主要な目的の一つである「8π系電子環状反応による7員環構築法の開発」については、学術論文「Synthesis of Seven-membered Cross-Conjugated Cyclic Trienes by 8π Electrocyclic Reaction」と「8π Electrocyclic Reaction of Phosphonate Derivatives: Access to Seven-Membered Cross-Conjugated Cyclic Trienes」として、Organic Letters誌にて発表した。もう一つのテーマである「高効率的ジビニル化合物合成法」を基盤とする中員環構築法についても、反応例を拡充して学術論文投稿の直前まできている。また、その応用としての天然物合成についても、9員環構築骨格を有するCristaxenicin Aの合成研究に着手している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、8π系電子環状反応による7員環構築法を中心に検討を行う予定である。１年目には、基質トリエンに適切な脱離基としてのカルバマート基を導入することで、交差共役7員環トリエンが単一の生成物として得られることを明らかにした。この成果を受けて２年目は、アニオン安定化基を導入した基質トリエンの8π系電子環状反応に関する汎用性の拡大を検討する。
既に、リン酸エステル基を導入した基質から、塩基性条件下での環化反応とアルデヒドとのワンポットHorner-Wadsworth-Emmons反応を経て、交差共役7員環トリエンを得る新反応の開発に成功していることから、リン酸エステル基以外のアニオン安定化基として、エステル基、シアノ基、スルホニル基などを導入した基質を合成し、それらの環化反応を比較検討する。リン酸エステル基質の反応では、嵩高いシロキシ基の導入が収率向上に寄与することを見出しており、この効果についても検証する計画である。
さらに上記の検討に続き、ヒドロアズレン骨格を有する天然物6,11-epoxyisodaucaneの全合成を検討する。7員環構築には適当な側鎖を導入した基質の8π系電子環状反応を用い、次に側鎖上の官能基と７員環上の求核部位との結合形成反応を行うことで5員環が形成可能と期待される。
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