2013 Fiscal Year Research-status Report
光による分子活性化を活用した高立体選択的有機分子構築手法の開発
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25410105
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
新井 則義 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80282721)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 有機合成化学 / 光反応 / 不斉合成 / 分子触媒 / 立体選択的合成 |
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| Research Abstract |
平成２５年度の研究において，本研究課題における根幹部分となる光学活性分子光触媒の合成ルートを確立した。具体的な合成ルートの概略は以下のとおりである。
まず，文献[Takeda, K. et al. Tetrahedron 1970, 26, 1435.]の方法に従い，市販品として容易に入手可能な6-ブロモ-2-ナフトールとN-アリールマレイミドのDiels-Alder反応によって分子光触媒の基本骨格を構築した。この分子変換は当初予測していたよりも立体選択性に乏しかったが，異性体を分離することに成功し，目的化合物を得ることができた。
次に，臭素の結合部位を足がかりとした芳香族エーテル化と，それに続く分子内Friedel-Crafts反応により，光触媒機能を司るキサントン部位を構築することに成功した。この分子変換を効率よく実現するにあたっては，適切な保護基の選択が必須であったが，種々検討を重ねた末に理想的な組み合わせを見出すことができた。さらに，マレイミド部位を部分還元し，水素結合によって反応基質の向きを固定する役割を果たすラクタムとすることで，キラル分子光触媒のラセミ体の合成を完了した。将来的には，優先晶出法等で分子光触媒の光学活性体の量的供給を確保する必要もあるが，分子光触媒自体の構造検討を行う現段階においては数十ミリグラム程度で差し支えないため，このものを分取用キラルカラムで光学分割し光学活性分子光触媒の合成を完了した。
このように，市販品として入手可能な化合物から７工程をもって，目的とする光学活性分子光触媒（第一世代）の合成ルートを確立することに成功した。
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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
本研究におけるおおまかなロードマップは以下のとおりである。
①【光学活性分子光触媒の合成】平成２５年度において光学活性分子光触媒の合成ルートを確立する。
②【典型的光反応におけるエナンチオ選択性発現の評価】平成２６年度以降，前年度までに合成した光学活性分子光触媒を用いて典型的な反応をいくつか行い，触媒のエナンチオ識別能力を評価する。
③【光学活性分子光触媒のブラッシュアップ】検討した反応とエナンチオ選択性の相関を解析することで，選択性向上に適した構造的特徴を推測し，これを反映した第二世代分子光触媒の合成とその触媒を用いた反応検討を行う。
平成２５年度の研究において①は完了し，②についても初期検討にはすでに着手している。本研究課題において根幹となるのは，デザインした光学活性分子光触媒の効率的合成法の確立なので，それが完了しすでに反応検討の段階に入っていることを鑑みると，全体を俯瞰した場合の達成度は40%程度であると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
【典型的光反応におけるエナンチオ選択性発現の評価】
本年度の研究において合成法を確立した光学活性分子光触媒を用いて，実際にエナンチオ選択的光反応の検討に着手する。具体的には，水素結合を介したアミド間の求引的相互作用を利用し，キノロン誘導体の[2+2]型付加環化反応を上記光学活性分子光触媒の介在のもと行って，不斉誘起のレベルについて詳細な検討を行う。この際，光触媒の仲立ちを経由しないアキラルな反応を抑止するため，光反応の基質であるキノロン誘導体を直接光励起することなく，光学活性分子光触媒のみを選択的に励起する必要がある。そのためには，光学活性分子光触媒が特異的に吸収する波長(365 nm)の光のみを照射しなければならないが，同波長のみでの照射が可能な光源を本研究助成金平成２５年分の設備費にて購入済みであるので，この装置を活用することで問題なく研究を遂行することが可能である。
【光学活性分子光触媒のブラッシュアップ】
上記エナンチオ選択的光反応の結果から，選択性向上に向けて光学活性分子光触媒の構造上改善すべき点を明らかにし，これを反映した第二世代分子光触媒の合成とその触媒を用いた反応検討を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
消耗品の購入が当初の見込みより若干少なかったため。
溶媒，試薬，分離分析用クロマト用品などの購入に充当する。
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