2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of fine flow synthetic method and construction of middle molecule library through their integration
Publicly Offered Research
| Project Area | Middle molecular strategy: Creation of higher bio-functional molecules by integrated synthesis. |
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| Project/Area Number |
18H04385
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
宮村 浩之 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (00548943)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 不均一系触媒 / フロー合成 / 金属ナノ粒子 / 水素化反応 / 不斉合成 / ヒドロキノン / アミド合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
30年度は，精密フロー合成系への展開を想定した不均一系触媒の開発とその触媒を用いた種々の反応開発を行った．まず，白金―ロジウム二元金属ナノ粒子触媒をポリシランに固定化した不均一系触媒が芳香環の水素化反応において非常に高い活性を示すことを見出した．本触媒はバッチ反応に比べ，連続フロー反応において最大２７倍の触媒回転速度の上昇が見られた．さらに，本触媒を用いることで，基質中に複数の芳香環を有する基質において，片方の芳香環のみを選択的に水素化することができ，APIであるドネペジルの効率的合成法に応用することができた．また，本触媒系を用い，アニリンと第一級アミンから，選択的に第二級シクロヘキシルアミンを水素化反応によって得る反応系を開発した．
第二に，四級アンモニウム塩構造を有する，架橋型高分子に還元的に金とコバルトのナノ粒子を同時に担持した触媒を新たに開発し，本触媒がバッチ反応系においてアルコールとアミンからの酸化的アミド化に有効に機能することを見出した．
第三に，金―白金二元金属ナノ粒子触媒をポリシランに担持した触媒を開発し，本触媒がアントラキノンやナフトキノンといった強い還元力を必要とするキノンの対応するヒドロキノンへの選択的な水素化反応に高い活性を示すことを見出した．特に，本触媒をカラムに充填して行う連続フロー系にてアントラキノンの水素化反応を行ったところ，バッチ系に比べ選択性が向上し，触媒活性を損なうことなく長時間に渡って安定して目的のヒドロキノンを得ることができた．
キラルジエン配位子構造を導入した高分子を調整し，本高分子にロジウムー銀二元金属ナノ粒子を固定化することができた．本触媒は，外部添加の配位子を必要とせず，様々なアリールボロン酸の不斉１，４付加反応に対して高い活性と高いエナンチオ選択性を持って機能した．また，活性，選択性を維持したまま，回収，再使用も可能であった．
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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
白金―ロジウム二元金属ナノ粒子触媒をポリシランに固定化した不均一系触媒が連続フロー系にて特に高い活性を示すことを見出し，本触媒の耐久性も示すことができた．本フロー反応系は，今後，様々な医薬品等の化成品の連続フロー合成系への応用が期待できる．
四級アンモニウム塩構造を有する，架橋型高分子に還元的に金とコバルトのナノ粒子を同時に担持した触媒を新たに開発し，本触媒がバッチ反応系においてアルコールとアミンからの酸化的アミド化に有効に機能することを見出した．本触媒は，酸化的なイミン合成や二種類のアルコールからの酸化的な不飽和カルボニル化合物合成へも応用が可能であると考えられる．
金―白金二元金属ナノ粒子触媒をポリシランに担持した触媒を開発し，本触媒が酸素に不安定なヒドロキノン誘導体合成において，連続フロー系で有効に機能することを見出した．本フロー系と様々な誘導化反応を空間的に集積化することで，一般的なキノンのヒドロキノン類への誘導化反応系が構築できると考えられる．
キラルジエン配位子構造を導入した高分子を調整し，本高分子にロジウムー銀二元金属ナノ粒子を固定化することができた．本触媒をカラムに充填して不斉合成反応を行う連続フロー系への足がかりを確立することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
白金―ロジウム二元金属ナノ粒子触媒をポリシランに固定化した不均一系触媒を用いる連続フロー水素化反応を実際のAPI合成への応用を行う．
四級アンモニウム塩構造を有する，架橋型高分子に還元的に金とコバルトのナノ粒子を同時に担持した触媒を用いる酸化的なアミド合成反応の連続フロー系への適用を行う．同時に酸化的なイミン合成や二種類のアルコールからの酸化的な不飽和カルボニル化合物合成への適用についての検討も行う．
キノンの選択的なヒドロキノンへの水素化反応に有効な金―白金二元金属ナノ粒子触媒を用いる連続フロー系と様々な誘導化反応を空間的に集積化することで，一般的なキノンのヒドロキノン類への誘導化反応系を開発する．
キラルジエン配位子構造を導入した高分子を調整し，本高分子にロジウムー銀二元金属ナノ粒子を固定化することができた．本触媒をカラムに充填して不斉合成反応を行う連続フロー系へ適用するとともに，βγ不飽和ケトエステルへのアリールボロン酸の不斉１，４付加反応を本配位子固定化ロジウムー銀二元金属ナノ粒子を用いて実施する．
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