2022 Fiscal Year Annual Research Report
有機ボレート種の直接光励起に基づく触媒的結合形成反応の開発
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21J22267
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
佐藤 由季也 京都大学, 薬学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 合成反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
含窒素環状化合物は、天然物や医薬品などに多く見られる重要な骨格である。近年、光駆動型プロトン共役電子移（PCET）を利用した窒素中心ラジカルの発生、続く環化反応に基づいた、含窒素環状化合物の構築法が報告されている。これらの手法は、温和な条件下、窒素中心ラジカルにアクセスできることから、直截的かつ官能基許容性に優れた手法である。しかし、用いる塩基や基質の結合解離エネルギー、触媒の酸化還元電位などのさまざまな要因に支配されていることから、反応制御が困難である。たとえば、PCETと続く環化反応により生じた炭素中心ラジカルを続く結合形成に適用するのは、単純なラジカル捕捉反応に制限されている。
このような背景のもと、研究者は、当該年度、光駆動型PCETに基づくN-ヘテロ環状カルベン（NHC）触媒系を用いた、アルケンのアミドアシル化反応を開発した。可視光照射下、光酸化還元触媒と温和な塩基を用いることで、分子内にアルケンを有するアミド化合物の窒素中心にラジカルが発生する（酸化的PCET過程）。生じた窒素ラジカルは速やかに分子内環化が進行し、炭素中心ラジカルを与える。一方で、カルボン酸から容易に調製できるアシルイミダゾールとNHC触媒から生じるアシルアゾリウム中間体に対する一電子還元によりケチルラジカルが生じる。これら各々の触媒サイクルから生じた2種類のラジカル（炭素中心ラジカルとケチルラジカル）が選択的に反応することで、β-アミノケトン体を与える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在まで、光駆動型プロトン共役電子移動に基づくNHC触媒系を用いた、アルケンのアミドアシル化反応を発見している。 本手法は、反応制御が困難であるPCETプロセスに対して、緻密な反応設計と還元的NHC 触媒反応の反応性に着目することで、ラジカル－ラジカルカップリングへと適用した世界初の例であり、これまで合成が困難であった立体的により複雑な含窒素環状化合物へのアクセスを可能とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度に引き続き、電荷錯体形成に基づく有機ボレートと反応剤との電子移動を利用した結合形成反応を検討する。また、昨年度、光駆動型プ ロトン共役電子移動に基づくN-ヘテロ環状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を見出している。基質一般性の調査や反応機構解明を実施し、論文化を目指す。
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