2014 Fiscal Year Annual Research Report
立体的に混み合ったsp3炭素での触媒的高効率結合変換による不斉中心構築
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26288048
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
大村 智通 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00378803)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 不斉化学合成 / 合成化学 / 有機ホウ素化合物 / 遷移金属触媒 / 触媒的分子変換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
医薬品開発や機能性材料開発で必要とされる光学活性キラル分子群を効率よく得るための合成方法論創出を目的として、立体化学を高度に制御し高効率で不斉中心を構築する触媒的新手法の開発に取り組んでいる。平成26年度は、交付申請書研究実施計画に記載した「研究項目１．「ジメチルシラン型」および「イソプロピル型」基質の触媒的sp3炭素-水素結合ホウ素化：高活性触媒系の開拓（戦略1）」、ならびに「研究項目２．α－分岐型アルキルホウ素反応剤のパラジウムへのトランスメタル化を鍵とする触媒的炭素-炭素結合形成反応の開発（戦略2）」を実施した。
研究項目1では、イソプロピル基を有する脂肪族化合物（ジイソブチルエーテル）のC-Hボリル化について、有効な触媒系の探索を行った。その結果、3,4,7,8-テトラメチルフェナントロリンを配位子に有するイリジウム触媒が効果的であることを明らかにするとともに、触媒量の塩基性添加剤（カリウムt-ブトキシド）を共存させることにより、触媒回転効率(TON)が4.0～9.6倍向上することを見出した。本成果は、不斉触媒系の開発に向けた重要な基盤的知見になると考えられる。
研究項目2では、α位に窒素官能基（アセチルアミノ基またはピバロイルアミノ基）を有する光学活性アルキルホウ素反応剤を用いて、立体特異的鈴木-宮浦クロスカップリングを検討した。その結果、分岐アルキル基を有するホウ素反応剤では、反応効率および不斉転写効率が共に低下したことから、反応点近傍の立体的要因の影響を受けやすいことが明らかとなった。一方、ボラート構造のホウ素反応剤を用いたところ、反応効率を維持するために反応条件の再検討が必要であったものの、ホウ酸エステル構造のホウ素反応剤よりも高い不斉転写効率が達成できることを見出した。本成果は、高度な立体化学制御を伴う触媒的炭素-炭素結合形成法の確立に資すると考えられる。
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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
本年度の研究遂行により、「イソプロピル型」基質のC-Hボリル化に有効な触媒系について有用な基盤的知見を得ることができた。また、立体特異的鈴木-宮浦カップリングにおいて、高い不斉転写効率を達成するために効果的なホウ素反応剤構造を明らかとした。これらの研究成果は平成27年度の研究遂行に資するものであり、研究はおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
戦略1（エナンチオ選択的炭素－水素結合官能基化）では、触媒的C-Hボリル化の高活性触媒系開発をさらに推進し、触媒活性を維持しつつ不斉環境を構築可能な光学活性配位子設計のための基盤的知見を蓄積する。戦略2（立体特異的炭素－炭素結合形成）では、今年度の研究遂行により得られたパラジウム触媒系の知見を基に、ロジウムおよび銅触媒系への展開を図り、トランスメタル化の立体化学に関する基礎的知見獲得を進める。
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| Causes of Carryover |
キラル分子の鏡像異性体過剰率の分析効率を向上させる目的で、日本分光株式会社製超臨界流体クロマトグラフィーシステム、もしくは同社製高速液体クロマトグラフィーシステムの導入を検討していた。特に、戦略1に関連する研究が当初の計画以上に進展した場合には、戦略2の遂行で必要となる分析と合わせサンプル数が多大となるため、処理能力の向上が必要と考えていた。しかしながら、戦略1では不斉反応の検討には至らず、分析を要するサンプル数は想定内に留まった。また、導入を検討したクロマトグラフィーシステムのうち前者について平成27年度に新モデルが発売されることになり、このモデルの性能を比較した上で機種選定を行う方が本研究課題の遂行上有益であると考えた。以上の理由から、今年度の装置購入を見送ったため、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
新モデルの性能を比較した上で機種選定を行い、クロマトグラフィーシステムを導入する。ただし、次年度の研究遂行において、消耗品を含め必要不可欠な物品が生じた場合には、これの購入を優先する。
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