2012 Fiscal Year Annual Research Report
トリスイミダゾリンとカルボン酸の相互作用を利用する有機触媒の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Advanced Molecular Transformations by Organocatalysts |
|---|
| Project/Area Number |
24105516
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
村井 健一 大阪大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (70532068)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
|
| Keywords | 有機分子触媒 / 不斉反応 / 有機合成化学 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
我々はこれまでにＣ３対称性トリスイミダゾリンを触媒とした、不斉ブロモラクトン化反応を報告している。本年度は、触媒作用機序に関する研究を行うとともに、構造修飾したトリスイミダゾリンについて触媒能を評価した。さらに、不斉ブロモラクトン化を基盤とし、β置換エンカルボン酸の速度論的光学分割に取り組み、以下の知見を得た。
１）本反応では、触媒とカルボン酸の相互作用が鍵となり、カルボン酸を活性化すると同時に不斉環境が構築され、続く環化反応が選択的に進行すると考えている。本不斉発現機構に関し、触媒とカルボン酸の混合比を変えNMR測定を行いJob plotを作成することで、１対３の複合体が最も安定であることが分かった。さらに反応の変換率ごとのee測定を行い、１対３の比率が安定ではあるものの、反応の終盤においてもブロモラクトン化の選択性は低下しないことを確認した。また、酸素リンカーを持つカルボン酸の複合体について調べることで、カルボン酸が強固に固定され不斉環境が構築されていることを明らかとした。一方で、触媒が一旦ブロモ化されていることを示唆するデータも得られたため、触媒作用機序の解明には更なる検討の余地を残している。
２）種々の置換トリスイミダゾリンを合成し、その電子的、立体的影響について評価を行い今後の触媒設計における知見を得ることに成功した。また、極端に嵩高い触媒は従来のアルデヒドを経る手法では合成が難しかったが、イミデートを経る手法を見出すことで解決し、新規合成法として確立した。
３）α、β、γ位に置換基を持つ種々のエンカルボン酸に、ブロモラクトン化を適用しβ置換エンカルボンにおいて最も効率的に速度論的光学分割が進行することを見出した。本反応について精査し、新たに合成した4-tBuC6H4基が置換したトリスイミダゾリン触媒を用いて良好な選択性での光学分割に成功した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究実績の概要で記したように、本研究ではトリスイミダゾリン触媒とカルボン酸の相互作用を利用した不斉ブロモラクトン化反応について、１）反応機構に関する研究、２）触媒構造に関する研究、３）不斉ブロモラクトン化の関連反応に関する研究について行っている。
まず、１）反応機構に関する研究については、現在のところ触媒の作用機序について明確には明らかにできていないものの、触媒とカルボン酸の相互作用についての知見を得るとともに、触媒とハロゲン化剤の相互作用を示す興味深い知見も得ており、作用機序に迫るための実験事実が着実に得られている。
また、２）触媒構造に関する研究では、当初の予定を概ね終了し構造に関する知見を得ることに成功した。
３）不斉ブロモラクトン化の関連反応については、実験計画に則り速度論的光学分割について検討し、一定の成果を得た。本結果については、現在投稿中である。
以上の様に、本研究課題についておおむね順調に進展している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
まず、触媒の作用メカニズム研究に関して、現在のところ、触媒と基質カルボン酸が水素結合を介して相互作用することが不斉発現に重要と考えているが、昨年度の研究において、触媒とカルボン酸、ハロゲン化剤の相互作用についてNMRを用いて検討し、一定の知見を得たので、引き続きカルボン酸複合体のNMR測定や質量分析、さらにはX線結晶構造解析等を用いてその分子認識について明らかにする。また、計算化学も利用し選択性発現について反応の遷移状態の解明を目指す。
また、不斉ブロモラクトン化反応の応用としてラセミ体カルボン酸の速度論光学分割について検討し、ベータ置換体において最も良い選択性で分割が進行するということを見出した。本実験結果についてまとめるとともに、ジエンカルボン酸並びにエンジカルボン酸の不斉非対称化反応について検討する。速度論光学分割の検討で得られた知見から、カルボン酸のベータ位で分岐させた基質が本触媒系においては、良好な結果が得られると予想されるのでそのような基質から検討を開始する。また本ブロモラクトン化反応に、１，３－ジエンを用いると、どのような反応形式となるか興味が持たれるので、この点について検討する。
これらの検討を並行して実施し、互いの結果を反映させることで、触媒と基質カルボン酸の相互作用やトリスイミダゾリンを用いる反応の特徴をより深く理解し、カルボン酸を基質とする新規有機触媒として確立する。
|
