Development of novel catalysis of phosphine oxides

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K14631
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 33020:Synthetic organic chemistry-related
• Research Institution: University of Shizuoka
• Principal Investigator: Yamashita Kenji 静岡県立大学, 薬学部, 助教 (50851911)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ハロ環化 / 有機分子触媒 / 不斉合成 / ホスフィンオキシド / Lewis塩基 / ブレンステッド塩基

Outline of Final Research Achievements

We have found that chiral bisphosphine oxides exhibit Lewis/Bronsted base concerted catalysis, which is effective for asymmetric halocyclization reactions. One of the phosphoryl group in bisphosphine oxide act as a Lewis base, activating the halogenating agent, while the other phosphoryl group acts as a Bronsted base, activating the substrate. This dual activation leads to remarkably efficient and stereoselective halocyclization reactions. By taking advantage of this concerted Lewis/Bronsted base catalysis by chiral bisphosphine oxide, we successfully developed the first parallel kinetic resolutions (PKRs) via halocyclizations.

Free Research Field

有機合成化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、キラルビスホスフィンオキシドがルイス/ブレンステッド塩基協奏触媒作用を示すことを見出した。ホスフィンオキシドのブレンステッド塩基としての機能は従来見過ごされてきたが、本機能を活かすことで不斉ハロ環化反応における位置、立体、化学選択性を同時に制御できることがわかった。本成果は、ホスフィンオキシドがキラルブレンステッド塩基触媒として利用できることを示す重要な学術的知見と言える。また、本協奏的触媒作用は様々な不斉ハロゲン化反応に適用できることを示唆する結果が得られており、創薬化学や材料化学など多岐にわたる学術領域に貢献することが期待される。