Catalytic organic reactions using acetal-type salt intermediates

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K06454
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 藤岡 弘道 大阪大学, 産業科学研究所, 特任教授 (10173410)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: アセタール / 塩化学種 / 脱保護 / 触媒反応

Outline of Annual Research Achievements

これまでにTESOTf とコリジン等のピリジン型塩基で処理すると，ケタールの存在下にアルデヒド由来のアセタールから選択的にピリジニウム塩が生成することを見出している．本法は、弱塩基性条件で反応が進行するユニークなものである。またケタール存在下にアセタールを脱保護できる世界で唯一の手法である。
しかしながら、比較的高価なルイス酸であるTESOTｆを等量以上必要とし、大量スケールでの反応や実用性を考慮した場合には、改善点を有していた．そこで実用性を考慮し、本脱保護法のＴＥＳＯＴｆの触媒化を検討した。その結果、現在のところＴＥＳＯＴｆを触媒量用い、ＴＭＳＣｌ存在下、ジメチルスルフィドまたはトリエチルホスフィンを用いることで芳香族アルデヒド、脂肪族アルデヒド由来のアセタールの脱保護が進行することを見いだしている。現在ＴＭＳＣｌだけでなくハロゲン由来のその他のルイス酸の検討しており、本触媒化におけるハロゲン原子の役割を明らかにしている。またジメチルスルフィドまたはトリエチルホスフィンの代わりにジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を用いると、芳香族アルデヒド由来のアセタールの脱保護が進行することも明らかにしている。本条件では脂肪族アルデヒド由来のアセタールの脱保護は全く進行しないことも分かっており、官能基選択的な脱保護法の開発につながるのではないかと考えている。現在その他の添加剤も検討しており、本反応機構について明らかにする予定である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

共存する塩基として、ジメチルスルフィドまたはトリエチルホスフィン以外にも、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）も本触媒的脱保護法に用いることができる事が明らかになった。またDMFを用いると芳香族アルデヒド由来のアセタールの脱保護は進行するものの、脂肪族アルデヒド由来のアセタールの脱保護は全く進行しないという官能基選択的な脱保護法につながる可能性も明らかとなっており、概ね順調に進展していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

1)既に見出しているジメチルスルフィドまたはトリエチルホスフィンを用いるアセタールの触媒的脱保護を多くの基質で検討し、実用的反応として確立する。２）ジメチルスルフィドまたはトリエチルホスフィンの代わりにジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を用いてもアセタールの触媒的脱保護が進行することを見出したが、その反応性は大きく異なる。そこでその反応機構を明らかにし、官能基選択的な触媒的脱保護を確立する。３）ジメチルスルフィドまたはトリエチルホスフィン、ジメチルホルムアミド以外の、アセタールの触媒的脱保護をアシストする塩基を探索する。４）申請者の化学両論量の試薬を用いるアセタールの脱保護の大きな特徴は「ケタールの存在下にアセタールを脱保護できる」という世界で唯一の反応である点である。そこで触媒的脱保護法をケタールとアセタールを併せ持つ基質で検討し，触媒的手法として確立する。５）申請者の手法を用いると、THP-エーテル，MOM-エーテル，MEM-エーテル，メチレンアセタールなどの水酸基のアセタール型保護基の脱保護の順番も従来法と逆になる。そこで触媒的脱保護を、これらの水酸基のアセタール型保護基に適用し、より実用的な手法として確立する。６）既にピリジニウム型塩化学種が種々の求核種と反応し、高収率で求核置換反応を起こすことを見出しているが、同様の求核置換反応を触媒反応で生成するスルホ二ウム塩中間体やホスホニウム塩中間体で行い、触媒的求核置換反応として確立する。

Causes of Carryover

コロナの影響で予定の研究を遂行する事が出来ず、実施状況に遅れが生じた。その結果、令和３年度の使用額が少額となった。今年度は、コロナも徐々に治まりかかっているので、当初の予定に従い、研究を進めていく。