| Project/Area Number |
23K23342
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| Project/Area Number (Other) |
22H02074 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 33020:Synthetic organic chemistry-related
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
柴富 一孝 豊橋技術科学大学, 次世代半導体・センサ科学研究所, 教授 (00378259)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
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| Keywords | 不斉合成 / 有機分子触媒 / スピロ化合物 / ハロゲン化反応 / 脱炭酸反応 / SN2反応 / 塩素化反応 / 多環式化合物 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、スピロ構造を含む多環式有機化合物を簡便に合成する手法を開発する。スピロ構造は二つの環構造が一つの原子を中心として結合した構造であり、本構造は多くの医農薬品に含まれていることから、多様なスピロ化合物を合成することで創薬化学への貢献が期待できる。具体的には、側鎖末端に求核部位を持つ第三級α－ハロケトンの分子内SN2反応によりスピロ化合物を合成する。原料とするα－ハロケトンは以前に申請者が開発したアミン触媒によるβ－ケトカルボン酸の脱炭酸的塩素化反応を利用する。本手法では、これまで合成が困難であったスピロ型多環式化合物を簡便に合成することができる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
スピロ化合物は二つの環構造が一つの原子を中心として結合した化合物の総称である。スピロ化合物は回転可能な結合が少なく、構造全体が強い剛性を有する特異的な性質を持つ。医薬品をはじめとする多くの機能性分子は、分子内の一部の部分構造が三次元空間上の特定の位置に配置された際に機能を発現することか
ら、スピロ化合物の強い剛性が機能発現に有利に働く場合が多い。実際に多くの医農薬品、天然有機化合物がスピロ構造を持っている。一方で、スピロ化合物は往々にして大きな構造的歪みを持つため、一般的に合成は容易ではない。本研究ではスピロ化合物およびスピロ構造を内包する多環性化合物の簡便な合成法の確立を目的とした。
以前に筆者らは、キラルアミン触媒を用いたβ－ケトカルボン酸の脱炭酸を伴う不斉塩素化反応に成功しており、さらに、得られたα－クロロケトンの塩素原子を脱離基としたSN2反応が第三級炭素上であるにもかかわらず円滑に進行することを見出した。本手法を応用して昨年度までに、末端にアシル基を持つ環状β－ケトカルボン酸の脱炭酸的塩素化反応と続く分子内SN2反応およびアルドール縮合反応によってスピロ構造を内包する多環式化合物を高い光学純度で合成することに成功した。当該年度はさらに、末端にエステルおよびニトリル基を持つ環状β－ケトカルボン酸を合成し、これを原料とした脱炭酸的塩素化反応と続く分子内SN2反応によってキラルスピロ化合物を不斉合成することに成功した。いずれの化合物群も従来の合成手法では不斉合成が困難な化合物である。
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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
末端にエステルおよびニトリル基を持つ環状β－ケトカルボン酸を合成し、これを原料とした脱炭酸的塩素化反応と続く分子内SN2反応によってキラルスピロ化合物を不斉合成することに成功した。いずれの化合物群も最高で90%eeを超える高い光学純度での合成に成功した。ニトリル基を持つ化合物の合成ではジアステレオ選択性も高い値を示した。一方で、エステル化合物の合成においては中程度のジアステレオ選択性を示すにとどまった。これらの化合物の合成は当初から予定していたものであり、高い光学純度も得られたことから、研究計画は概ね順調に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
スピロエステル化合物の合成におけるジアステレオ選択性の向上を試みる。具体的にはエステル部分に嵩高いアルキル基を導入して選択性の向上を試みる。さらに、β－ケトカルボン酸の側鎖に窒素系官能基を導入して、これまでと同様に脱炭酸的塩素化反応および環化反応を行うことでスピロ型の窒素系ヘテロ環化合物の合成を行う。開発した手法を用いた生物活性物質および類縁体の合成も検討する。
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