2021 Fiscal Year Annual Research Report
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21H04681
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
大宮 寛久 金沢大学, 薬学系, 教授 (40508876)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| Keywords | 有機合成化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、以下に述べるような研究成果が得られた。
１）有機光酸化還元触媒系を用いることで、脂肪族カルボン酸とa-ケトカルボニルの脱炭酸型クロスカップリング反応の開発に成功した。本反応は、温和な条件下で進行し、極性反応では達成困難であった嵩高いアルコールを合成できる。 本反応では、可視光励起された光酸化還元触媒がa-ケトカルボニルと脂肪族カルボン酸を各々一電子酸化・還元する。その後、脱炭酸により生じたアルキルラジカル（短寿命）とケチルラジカル（長寿命）がクロスカップリングすることで進行する。
２）有機硫黄光触媒を用いることで、アゾール類と脂肪族カルボン酸誘導体の脱炭酸型クロスカップリング反応の開発に成功した。本反応により、抗がん剤や抗リウマチ薬などを中心とした医薬品に見られるアゾール骨格に、嵩高い第三級アルキル基を導入することができる。本反応では、可視光励起した有機硫黄触媒から脂肪族カルボン酸誘導体への一電子移動を起点とし、カルボカチオン等価体となるアルキルスルホニウム種が温和な条件下で触媒的に発生する。生じたアルキルスルホニウム種は、アゾール類と反応する。
３）N-ヘテロ環カルベン触媒を用いたアルケンのラジカルリレー型トリクロロメチルアシル化反応の開発に成功した。トリクロロメチル基は生物機能分子に見られる構造であり、高い代謝安定性を有し、医薬品の体内動態の改善に寄与しうる構造である。本反応では、N-ヘテロ環カルベンとアルデヒドから発生させたエノラート型Breslow中間体からCCl4へ一電子移動が起こる。その後、生成したトリクロロメチルラジカルが、アルケンへラジカル付加し、Breslow中間体由来のケチルラジカルとのラジカル－ラジカルカップリングを引き起こすことで、三成分連結体を与える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
有機光酸化還元触媒やN-ヘテロ環カルベン触媒のような有機触媒を設計することにより、ラジカル反応機構に含まれる「1電子移動」や「ラジカル同士のカップリング」の各プロセスを能動的に制御する独自技術を用いて、新しい結合形成反応を幾つか開発し、複数の学術論文に報告した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究者独自のラジカル型有機触媒の反応原理を格段に発展させる。反応条件を実験的に数多く検討することで、含窒素複素環カルベン触媒あるいは有機光触媒によるラジカル反応の基質一般性を拡大していく。含窒素複素環カルベン触媒では、引き続き、多様な結合形成反応への適用、アルドースからケトースの直接合成、水素原子移動を組み合わせたラジカル反応、不斉炭素ー炭素結合形成反応を検討する。また、1年目に見出した、光酸化還元/含窒素複素環カルベンハイブリッド触媒を用いた環状α-アミノ酸の一炭素環拡大反応 によるラクタム合成や光駆動型プロトン共役電子移動に基づく含窒素複素環カルベン触媒系を用いたアルケンのアミドアシル化反応の論文化を目指す。有機光触媒では、引き続き、ラジカル介在型炭素ー炭素結合形成反応を中心とした適用範囲拡大、第4級不斉炭素のエナンチオ選択的構築、水素原子移動を組み合わせたラジカル反応を開発するとともに、生体関連分子の第3級アルキル化の検討も開始する。また、1年目に見出した、有機光触媒による脱炭酸型セミピナコール転位反応の論文化を目指す。
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