2014 Fiscal Year Research-status Report
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25410031
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| Research Institution | Hamamatsu University School of Medicine |
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Principal Investigator |
黒野 暢仁 浜松医科大学, 医学部, 准教授 (10333329)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 不斉合成 / Strecker型反応 / 光学活性アミノ酸 / 光学活性ジホスフィン / リチウム化合物 / ルテニウム錯体 / イミノエステル / アルキニル基 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
光学活性ジホスフィンとアミノ酸を配位子とするルテニウム錯体と単純なリチウム塩が非結合的な相互作用により形成した「不斉リチウム塩触媒」を用いて、ケチミン類の不斉ストレッカー型反応の開発を継続している。本年度は、様々な化学構造のジホスフィンおよびアミノ酸配位子を有するルテニウム錯体を合成して、ケチミン類への適用性を試みた。その結果、炭素－窒素二重結合を持つイミンの炭素原子に、エステル基が導入されたα－イミノエステル類に対して、高いエナンチオ選択性を発現することを明らかにした。
これまでの研究では、ジホスフィン配位子にはBINAP、アミノ酸配位子にはフェニルグリシンを用いて、アルデヒド、ケトン、アルジミン類などの不斉シアノ化に適用できることを報告してきたが、同じ触媒系ではα－イミノエステル類には十分な活性を示さなかった。そこで様々な化学構造の配位子を検討した結果、置換されたBINAP類縁体と脂肪族アミノ酸の組み合わせが高活性を示した。特に、イミンの炭素原子にアルキニル基が導入されたα－イミノエステルに対する不斉シアノ化反応では0.1mol%の触媒量で反応は完結して、収率98%、不斉収率92% eeで目的生成物が得られた。
また、これらの結果を応用して、アルキニルケトンの不斉シアノ化反応にも成功した。ケトンの炭素原子にメチル基と末端無置換のアルキニル基が導入された化合物は、2つの置換基の立体的差異が非常に小さく、不斉面を識別するのに困難であるが、0.2mol%の触媒量の条件下、不斉収率92%eeで目的生成物が得られた。この結果は、今後の基質適用範囲を考えていく上で非常に有意義な結果であると考えている。
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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
26年度は様々な構造の配位子をもつルテニウム錯体を合成して、触媒活性種として予想しているルテニウム錯体－リチウム塩の複合錯体の形成について明らかにすることを計画した。本課題以前の研究で用いた、Ru[(S)-phgly)]2[(S)-binap]－LiOPhの触媒系（Ru[(S)-phgly)]2[(S)-binap]：光学活性ジホスフィン配位子に(S)-BINAPと光学活性アミノ酸配位子に(S)-フェニルグリシンを持つルテニウム錯体）で不斉場に影響を及ぼすのは、ジホスフィン配位子のリン原子上の置換基とアミノ酸配位子のα位の置換基であると考えているので、錯体形成における立体的な嵩高さを総合的に検討した。その結果、α－イミノエステル類の場合には、置換したBINAP類縁体と脂肪族アミノ酸の組み合わせが高活性を示した。これまでの研究で実績のある触媒系と比べると、ジホスフィン側が嵩高く、アミノ酸側は空間的にゆとりのある不斉環境である。
また、反応を進行させる上で重要なアミノ基の水素を置換した配位子として、N－メチルフェニルグリシンを配位子とした。その結果、アミノ酸配位子の２つのアミノ基の中央にシアン化物イオンが水素結合で配置する構造体が形成できないため、収率が大幅に低下した。一方、反応場のしなやかさを考慮したβ–アミノ酸配位子を用いた検討においては、錯体形成自体が効率的に進行しなかった。
以上のことから、錯体形成にはジホスフィンを少し嵩高く置換されたBINAP類縁体も使用できるが、反応を促進させることを考慮すると、アミノ酸配位子にはN－無置換のα－アミノ酸の構造が必要であることが理解できた。新しく調製したルテニウム錯体を利用して、α－イミノエステル類の不斉シアノ化反応に成功したことから、概ね順調に本研究課題が進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、適用を目指す基質として環状イミン類にも焦点をあてている。現段階において、イサチン誘導体の不斉シアノ化反応において、上述と同様な触媒系が高活性を示している。
イサチンは、α－ケトラクタムがベンゼン環と縮環している剛直な骨格を持っている。このケトン部位を、窒素原子上にBoc基が導入されたケチミンに変換した。これを基質として用いた場合に約90%eeで目的生成物が得られた。
従って、この剛直な骨格をもつ分子を起点として検討する。環員数、ベンゼン環ではない縮環様式などの骨格に変化を与えることで、基質にしなやかさが発現することが予想でき、そのしなやかさに柔軟に対応できるような触媒の分子設計が必要である。26年度の結果から、ジホスフィンとアミノ酸の立体的なファインチューニングを施すことによって、高いエナンチオ選択性を示す触媒の創成が期待できる。
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| Causes of Carryover |
消耗品の購入において、当初予定していた金額よりも安く購入できた。購入先との交渉努力により支出を抑制することができたことが理由である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度も、昨年度と同様に可能な限り、価格交渉で支出を抑えていく。その一方で、効率的に研究成果をあげられるように試薬の購入で工夫をする。例えば、合成をしていく上で多段階合成を行うか前駆体を購入するかを全体コストや費やす時間のバランスから判断する。
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Research Products
(2 results)
