2022 Fiscal Year Annual Research Report

強酸性官能基を有するアミン触媒によるカルボニル化合物の変換反応の開発

Research Project

Project/Area Number	21J23500
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	武島愛夏京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
Project Period (FY)	2021-04-28 – 2024-03-31
Keywords	アミン触媒 / カルボニル化合物 / 不斉アルキル化反応
Outline of Annual Research Achievements	光学活性なアミン触媒とカルボニル化合物から生じるエナミン中間体は、多様な求電子剤と立体選択的に反応するため、カルボニル基のα位の修飾に盛んに利用されている。しかし未だにα-不斉アルキル化は困難な課題である。これは触媒のアミン部位がアルキル化剤と反応し、失活するためである。このため、適用できるアルキル化剤は大きく制限されていた。そこで申請者は、アミン部位の反応性を保ったままアルキル化剤との反応を抑制すべく、カルボカチオンをアルキル化剤としてアミン部位の遠隔位で系中発生させ、エナミンで即座に補足するという手法での解決を着想した。前年度までの研究の結果、想定していた手法でのアルキル化反応に関して有効な結果を見出すことはできなかった。そこで、新たな反応機構でのカルボニル化合物の不斉アルキル化反応の開発に着手した。検討の結果、当該研究員が以前報告した、新規臭素化剤と二級アミン触媒によるアルデヒドの不斉臭素化反応を利用することで、これまで報告例のない反応機構でアルキル化反応が進行することを確認した。アルデヒドの不斉臭素化反応と金属エノラートとの反応を組みあわせることによってアルデヒドの不斉アルキル化反応を達成し、種々の光学活性な1,4-ジカルボニル化合物を合成することができた。この反応の達成のためには、類似した二種類のブロモカルボニル化合物のうち一方を優先的に活性化する必要があるが、二種類の化合物間のハロゲン金属交換速度の差に着目することで課題を解決した。反応機構の解明実験の結果、単純な置換反応ではなく、付加反応と環化開環反応を経る複雑な過程を経ていることが明らかとなった。加えて、生成物の有用化合物への変換反応にも取り組んだ。このテーマに関して、論文発表や学会発表を行った。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初目的としていた変換反応を達成できたため。
Strategy for Future Research Activity	α-モノブロモメチルケトン、α,α-ジハロメチルケトンは複素環や不飽和ケトンなどの様々な合成中間体として有用であるとともに、天然物や農薬、医薬品にもみられる構造である。また、前年度までの研究の中で、ジブロモケトンが特異な反応性を示すことを見出した。そこで、以前報告した、新規臭素化剤と二級アミン触媒によるアルデヒドの不斉臭素化反応と組み合わせることで新規含臭素化合物のエナンチオ選択的合成に向けて研究に取り組む。具体的には、生成物の同定と反応機構の詳細を調査する。また、試薬の種類や当量を変化させることで中間体の生成速度を調査する。その後、この反応の基質適用範囲の調査と、生成物のさらなる変換を行う。この反応で得られる生成物は複数の反応点を有すると考えられるため、反応の位置選択性の制御を行いつつ、多様な構造変換を目指す。ここまでに得られた結果を取りまとめ、論文発表と学会発表を行う。