2022 Fiscal Year Research-status Report

有機分子触媒下での逆電子要請型不斉1,3-双極性付加環化反応-方法論の開拓と確立

Research Project

Project/Area Number	22K05090
Research Institution	Shinshu University
Principal Investigator	菅博幸信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (60211299)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	戸田泰徳信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (60758978)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords	逆電子要請型不斉付加環化 / 有機触媒 / 環状ニトロン / ヒドロキシスチレン / 計算化学 / 遷移状態
Outline of Annual Research Achievements	キラルなアミン-ウレア存在下での逆電子要請型不斉付加環化反応において、親双極子剤として2-ヒドロキシ-3-メトキシスチレンを用い、1,3-双極子の適応範囲拡充を目指した検討を行った。1,3-双極子として6-位や7-位に電子求引基や電子供与基を有する種々の1,2,3,4-テトラヒドロイソキノリン由来の環状ニトロン誘導体を用い、100 mol%のアミン-ウレア存在下、35 ℃の条件で反応させると、ほぼ80後半から90％ eeのエナンチオ選択性で単一のジアステレオマーのexo-付加環化体が良好な収率で得られることを明らかにした。無置換および電子求引基が置換した誘導体では、0 ℃の条件で反応させると、90% eeを超えるエナンチオ選択性を達成することができた。また、触媒量を30 mol%に低減させても、大きくエナンチオ選択性が低下することなく概ね良好なエナンチオ選択性で、付加環環化体を得ることが可能であった。1-位にアルキル基が置換した誘導体では、反応性が低下し、100 mol%のアミン-ウレア存在下、80 ℃の条件において低収率で付加環化体を与えたが、エナンチオ選択性は良好であった。親双極子剤に関する検討においては、100 mol%のアミン-ウレア存在下、テトラヒドロイソキノリン由来の環状ニトロンと2-ヒドロキシスチレンの付加環化反応は、良好なエナンチオ選択性を示すが、3-および4-ヒドロキシスチレンでは、大幅にエナンチオ選択性が低下することを明らかにした。 100 mol%のアミン-ウレア存在下、親双極子剤としてメルドラム酸を用い、テトラヒドロイソキノリン由来の環状ニトロンとの反応において、良好なエナンチオ選択性でイソオキサゾオリジノン誘導体を与えることも明らかにした。現在、最適条件を見つけるべく検討中である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason キラルなアミン-ウレア存在下での逆電子要請型不斉付加環化反応において、親双極子剤として2-ヒドロキシ-3-メトキシスチレンを用い、1,3-双極子の適応範囲拡充を目指した検討では、電子求引基や電子供与基を有する種々の1,2,3,4-テトラヒドロイソキノリン由来の環状ニトロン誘導体に関して、いずれも良好なエナンチオ選択性ならびにジアステレオ選択性で付加環化体を与えることを見出し、種々の環状ニトロンに対する基質一般性を示すことができた。一方、対応するヒドラゾノイルクロリドより系中で発生させるニトリルイミンを1,3-双極子とする反応では、キラルなアミン-ウレア存在下、2-ヒドロキシ-3-メトキシスチレンのヒドロキシ基がヒドラゾノイルクロリドと反応した副生成物を与えることが問題となり、収率良く付加環化体を得ることができず、付加環化体においても望む不斉誘起を達成することが困難であった。また、1,3-双極子としてC,N-環状アゾメチンイミンを用いる検討には至っていない。 DFT計算に関しては、1,2,3,4-テトラヒドロイソキノリン由来の環状ニトロンと2-ヒドロキシ-3-メトキシスチレンとの付加環化における遷移状態構造の計算を完了しており、キラルなアミン-ウレア存在下での不斉誘起の二重活性化メカニズムを明らかにしている。
Strategy for Future Research Activity	100 mol%のアミン-ウレア存在下、親双極子剤としてメルドラム酸を用い、テトラヒドロイソキノリン由来の環状ニトロンとの反応において、良好なエナンチオ選択性でイソオキサゾオリジノン誘導体が得られることも明らかにしており、早急に収率良く目的物を与える最適条件を見出したい。その後、アルキル化したメルドラム酸の誘導体に関する基質一般性の拡充を目的として、不斉イソオキサゾオリジノン誘導体合成におけるジアステレオ選択性ならびにエナンチオ選択性について検討する予定である。メシトニトリルオキシドと2-オキソヘキサン酸t-ブチルのアミン-ウレア存在下での付加環化反応では、エノール化後の想定したC=Cでの付加環化は起こらず、C=Oで反応した付加環化体が20% eeと僅かながら不斉誘起を伴って得られることを見出している。そこで、ニトリルオキシドの1,2-ジカルボニル化合物に対するC=Oでの付加環化へのより高いレベルの不斉誘起を目指した検討を行う予定である。 1,3-双極子としてC,N-環状アゾメチンイミンを用いる検討には至っておらず、次年度以降検討する予定である。
Causes of Carryover	（次年度使用額が生じた理由）平成4年度中に100 mol%のアミン-ウレア存在下、親双極子剤としてメルドラム酸を用いるテトラヒドロイソキノリン由来の環状ニトロンとの反応および基質一般性に関する検討を終え、これらの研究成果をまとめて28th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress, 第53回中部化学関係学協会支部連合秋季大会，日本化学会第103春季年会などで発表する予定であったが、計画を変更した。（次年度の研究費の使用計画）そのため、次年度に親双極子剤としてメルドラム酸を用いる不斉付加環化反応を確立し、基質一般性に関する検討を行うこととし、未使用分はその費用にあてる。また、上記の学会等において研究成果を発表する予定であり、その経費にあてる。