2022 Fiscal Year Research-status Report
環境低負荷な高活性卑金属複合触媒の創製を基軸とする不斉C-C結合形成反応の開発
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22K06502
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
滝澤 忍 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50324851)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 不斉反応 / 卑金属触媒 / 電解反応 / 炭素-炭素結合形成反応 / バナジウム / 光反応 / カップリング / 電解移動錯体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グリーンケミストリー対応の省エネルギーな不斉炭素（C）-炭素（C）結合形成反応プロセスを実現するには、穏和な条件下、高い活性を示す環境調和型不斉触媒の創製が鍵となる。これまでに申請者は、多核金属触媒やメタルフリーな有機触媒等の多機能不斉触媒の開発に成功している。同一触媒骨格に配置した複数の反応基質活性化ユニットによる多点配向制御機能が高活性・高選択性発現に重要な役割を担っており、酵素的作用機序を持つ触媒として数多くの知見を得ている。今回、多機能不斉触媒開発で蓄積したこれまでのデータを活用し、触媒機能の集積化と、骨格修飾や光照射等の外部刺激による新規活性化を基軸とする、C-C結合形成反応を促進する環境低負荷な卑金属複合不斉触媒の開発を目指した。開発した触媒のいくつかを精密有機合成反応へ適用した結果、下記成果を得た。
・電解ドミノ反応を積極的に活用することで、ヘリセン、デヒドロヘリセン、サーキュレンといった複雑π共役化合物の簡便合成を達成した。卑金属不斉触媒とのハイブリッド合成により、セミグラムスケールにて高光学純度のデヒドロヘリセンを合成することに成功した。
・酸素雰囲気下、光照射のみで2-ナフチルアミンを活性化する手法を見出し、電子豊富なスチレンとのヘテロカップリング反応に本活性化が適用できることを見出した。
・2-ナフチルアミンの電解ホモカップリング反応の開発に、電流効率を指標として導入することで、最大98%収率にて金属配位子や有機分子触媒の原料を合成することに成功した。
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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
室温、空気雰囲気下にて、効果的に結合形成反応を促進する電解合成を積極的に精密有機合成反応に組み込むことで、CPL特性や不斉配位子として機能する有用化合物の簡便合成法を確立した。その成果は2023年度の査読付論文及び学会にて発表済みである。
ヘリセン電解合成（Molecules 2022, Advanced Synthesis & Catalysis 2023, Tetrahedron 2023）；デヒドロヘリセン電解合成(Communications Chemistry 2022);サーキュレン電解合成(日本薬学会年会); 光励起によるヘテロカップリング（Molecules 2023）；2-ナフチルアミンの電解ホモカップリング合成(Sustainable Chemistry 2022)
尚、これら反応の開発に機械学習を取り入れることでコスト削減にも成功した。
機械学習の成果（Organic Process Research & Development 2023, Communications Chemistry 2022）。
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| Strategy for Future Research Activity |
酸素雰囲気下、卑金属不斉触媒のヘキサフルオロイソプロパノール（HFIP）溶媒に光照射するのみで、2-ナフトールと2-アミノナフタレンとの不斉ヘテロカップリング反応が最高95%収率・68% eeにて進行することを最近見出している。本反応は、カップリング前駆体上の配向基の位置と、そのデザインが高エナンチオ選択性実現に重要なことが明らかとなりつつある。そこで本年度は、配向基のスクリーニングを行うとともに、その位置についても考察していく。本反応では、電荷移動錯体と卑金属錯体のハイブリッド型活性化にて反応が進行することが予想されている。そこで本反応機構を深く考察するために、計算化学（安藤香織先生と共同研究予定）とその実証を、コントロール実験から行っていく。現在順調に研究成果が得られているため、今後は応用研究へと発展させたい。また、電解不斉ドミノ反応において鍵となる光学活性な電極の開発も併せて展開していく。
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| Causes of Carryover |
輸入量減少による試料の納期遅延: 当初の想定に反し、欧州を中心とする政情不安が長引き、リチウム原料供給制限によりメーカーでの有機リチウム試薬製造の目途が立たなくなった結果、予定の有機リチウム試薬を用いた本実験が開始できなかった。しかしながら、2023年3月に、メーカーでの有機リチウム試薬製造が再開されることになった。よって有機リチウム試薬を用いた実験を本年度行う。
また2022年度前半までは、コロナ禍のため多くの学会がZOOM等のハイブリッド開催となり、現地にて参加する機会が無かった。本年度からは通常開催の学会も多く、予定通りに旅費を使用することができる。
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