2017 Fiscal Year Annual Research Report
Design of Next-Generation Organocatalysts for the Application to Practical, Fine Organic Synthesis
| Project/Area Number |
26220803
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
丸岡 啓二 京都大学, 理学研究科, 教授 (20135304)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加納 太一 京都大学, 理学研究科, 准教授 (40372560)
橋本 卓也 京都大学, 理学研究科, 助教 (20437198) [Withdrawn]
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
|
| Keywords | 次世代型有機触媒 / 有機塩基触媒 / ベンゾイロキシ化反応 / 共役付加反応 / 酸塩基複合触媒 / 有機ラジカル / ジフルオロメチル化剤 / NHBI触媒 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
有機塩基触媒として機能するピロリジン型アミン触媒の研究では、４-ヒドロキシプロリンを原料に新たに合成した触媒が、アルデヒドのα位のエナンチオ選択的な官能基化に有効であることを見出した。具体的には、過酸化ベンゾイルを求電子剤とした用いた不斉ベンゾイロキシ化反応では、従来の２-トリフェニルメチルピロリジンよりも高収率および高立体選択的に反応を進行させることに成功した。また、α-セレノエノンを求電子剤として用いた不斉共役付加反応でも、新たなアミン触媒を用いることで反応は高立体選択的に進行し、不斉アリル化反応の生成物の合成等価体が得られた。有機酸塩基複合触媒として、軸不斉を有したビアリール型アミン骨格に酸性官能基としてジアリールヒドロキシメチル基を導入した触媒を用いると、共役付加反応において、従来型のアミン触媒では得られないアンチ体の共役付加生成物を高エナンチオ選択的に得ることに成功した。有機ラジカル反応剤として、αアミノアルカンスルフィン酸ナトリウムの合成法を開発し、これと超原子価ヨウ素化合物を組み合わせた、メタルフリーかつ簡便なαアミノアルキルラジカルの新規発生法を見出した。さらに超原子価ヨウ素剤とジフルオロ酢酸から容易に調製できる新たなジフルオロメチル化剤の開発に成功した。このジフルオロメチル化剤を用いることにより、様々な複素環式化合物に対するラジカル的ジフルオロメチル化反応の開発に成功した。一方、種々のＮ－ヒドロキシベンゾイミダゾール（ＮＨＢＩ）化合物を合成し、有機ラジカル触媒としての活性評価を行った結果、触媒骨格にフッ素原子を導入したフッ素置換型ＮＨＢＩ触媒がＮ－ヒドロキシフタルイミドよりも高い触媒活性を示すことを明らかにした。さらに、このＮＨＢＩ触媒を用いて、アルデヒドの直截的な酸フッ化物への変換反応を見出すことができた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
キラル相間移動触媒を用いるビシナル-ジオールの不斉動力学的アルキル化反応によって、高エナンチオ選択的にモノアルコキシアルコールが得られることを見いだしている。一方、本研究室で開発された光学活性ピロリジン型アミン触媒の不斉触媒合成への応用では、幾つかの新たな反応系が開発された。有機酸塩基複合触媒を用いた反応では、α，β-不飽和イミンを求電子剤として用いると、触媒の種類によって求核剤であるアルデヒドの共役付加反応とマンニッヒ反応の選択性が変化することを見出した。また、ビナフチル型アミン骨格に酸性官能基としてジアリールヒドロキシメチル基を導入した触媒をアルデヒドの電子不足アルケンに対する共役付加反応に用いると、形式的なヘテロ・ディールズ・アルダー型の反応生成物が高立体選択的に得られた。その際、トランス体を与える従来型のアミン触媒とは異なり、シス体が主生成物となることを見出した。Ｎ－ヒドロキシルベンゾイミダゾール触媒に関しては、フッ素置換型ＮＨＢＩ触媒のみならず、イミダゾール部位の窒素を更にアルキル化したカチオン型のイミダゾリニウムカチオン型ＮＨＢＩ触媒が、同様に高い反応性を有していることを明らかにした。この様なカチオン型触媒が高い反応性を有するという知見は、触媒デザインにおいて新たな可能性を示すものであり、きわめて重要である。ＮＨＢＩ触媒を利用したアルデヒドの直截的なフッ素化反応に関しては、生じた酸フッ化物に対しアミンやアルコールを作用させることにより、アミドやエステルへと効率的に変換できることを見出した。更にＮＨＢＩ触媒を用いた反応として、アルデヒドの直截的なアルキニル化反応も進行することを明らかにしている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
有機塩基触媒の反応としては、キラル相間移動触媒によってこれまで高立体選択的に反応を進行させることが困難であった基質を用いた新たな不斉アルキル化の開発を行う。一方、有機塩基触媒として機能するピロリジン型アミン触媒の研究では、新たに確立された触媒の効率的な合成法を探索する。有機酸触媒の研究に関しては、より挑戦性の高い酸触媒としてπ酸である求電子的セレンを用いたキラル触媒に関しても良好な結果を得ており、この概念を次世代型有機π酸触媒として確立すべく様々な触媒構造・反応系を検討する。有機酸塩基複合触媒を用いた反応では、ビナフチル型アミン骨格に酸性官能基であるトリフルアミド基を導入した触媒とプロリンに代表される従来型の触媒を使い分けることで、α,β-不飽和イミンとアルデヒドのマンニッヒ反応におけるジアステレオ選択性の制御を試みる。また、共役付加反応の進行する可能性のあるα,β-不飽和イミンを用いた反応では、高い精度で反応位置を制御すると同時に高立体選択的な共役付加反応の実現を目指す。新たな有機ラジカル触媒の開発に関しては、Ｎ－ヒドロキシベンゾイミダゾール（ＮＨＢＩ）触媒の反応性の向上を目的とした触媒の設計及び合成を行っていく。特に、種々のイミダゾリニウムカチオン型ＮＨＢＩ触媒を合成し、有機ラジカル触媒としての可能性を追求していく。実際に合成した触媒の反応活性は、単純な炭化水素化合物の直截的なラジカル的なＣ－Ｈ官能基化反応を利用して評価を行い、得られた結果をもとに触媒の更なるチューニングを行っていく。さらに、次世代型有機硫黄ラジカル触媒の研究で見出された、誘導化の容易なインダノール骨格由来の不斉反応場の効率的合成法が確立したため、この鋳型を基に種々の光学活性有機ヨウ素触媒を合成し、超原子価ヨウ素反応剤による親電子的環化反応で評価する。
|
