2015 Fiscal Year Research-status Report
二酸化炭素ガスによるC(sp3)-H結合の触媒的カルボキシル化反応の開発
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26410108
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
美多 剛 北海道大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (00548183)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | カルボキシル化 / C-H結合活性化 / C(sp3)-H結合 / 遷移金属錯体 / コバルト / トリメチルアルミニウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度はベンジル位のC(sp3)-H結合の活性化、続くカルボキシル化反応の検討を実施していたが、最終的に効率良く進行する反応系を見出すことができなかったため、今年度からアリルベンゼン誘導体のアリル位のC(sp3)-H結合活性化反応の検討を行った。遷移金属錯体によってアリル位のC(sp3)-H結合が切断されると、π-アリル金属錯体が得られることが知られている。そこで、アルキル金属錯体によってアリル位のC(sp3)-H結合を活性化し、求核性の高いσ-アリル金属錯体を発生させ、求電子剤である二酸化炭素と反応させることを計画した。
種々の遷移金属錯体とトランスメタル化剤を組み合わせ用い低原子価アルキル金属錯体を発生させ、アリルベンゼン誘導体のカルボキシル化を検討した。その結果、トランスメタル化剤としてトリメチルアルミニウムを用い、Co(acac)2とXantphosから調製した触媒を用いることで、アリル位のC(sp3)-H結合の活性化を経るカルボキシル化が効率良く進行し、直鎖型のカルボン誘導体が高収率で得られることがわかった。
生成物である4-アリール-3-ブテン酸誘導体はカルボン酸とアルケンの両官能基を有することから、有用化合物、特にγ-ブチロラクトンの簡便合成が可能であった。すなわち、得られたカルボン酸をメチルエステル化した後に、シャープレスの不斉ジヒドロキシ化反応を適用することにより、アルケンのジオール化を経て、光学活性なγ-アリールブチロラクトンに誘導することができた。光学活性γ-アリールブチロラクトンは、様々な生物活性天然物に見られる重要な骨格である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
今年度はベンジル位のC(sp3)-H結合の活性化ではなく、アリル位のC(sp3)-H結合活性化の検討を行った。その結果、トリメチルアルミニウムをトランスメタル化剤とし、コバルト触媒を用い、Xantphosを配位子とした場合に、アリルベンゼン誘導体のアリル位のC(sp3)-H結合の切断を経るカルボキシル化が進行し、直鎖型のカルボン誘導体が得られることがわかった。各種反応条件の網羅的な検討により、反応溶媒をDMAとし、反応温度を60℃とし、添加剤としてフッ化セシウムを加えることで、収率良く対応するカルボン酸が得られる条件を確立した。得られたβ,γ-不飽和カルボン酸はメチルエステル化を行い、AD-mixによるシャープレスの不斉ジヒドロキシ化反応により、アルケン部位のジオール化を経て、光学活性なγ-アリールブチロラクトンへ導くことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
アリルベンゼン誘導体のアリル位のC(sp3)-H結合を効率良く切断し、CO2によって収率良くカルボキシル化できる条件を確立したため、今後は本カルボキシル化をアリルベンゼン誘導体以外の反応基質に適用する。具体的には芳香環による活性化を必要としない、1-オクテン等の末端アルケンのアリル位のC(sp3)-H結合のカルボキシル化を行う。また、アリルシアニドやアリルエステルなどのα位でのカルボキシル化も試みる。また、シャープレスの不斉ジヒドロキシ化反応により導いた光学活性なγ-アリールブチロラクトンを用いて、種々の生物活性天然物の合成を進め、本カルボキシル化の有用性を立証する。具体的には上皮増殖因子受容体チロシンキナーゼ阻害活性を有するクラビラクトンの合成に応用したいと考えている。
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| Causes of Carryover |
平成27年度中に全額使用済みであるが、年度末に購入した物品の支払が本報告書の作成時点で反映されていないため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記のとおり、平成27年度中に使用済みである。
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