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不斉C(sp3)-H結合活性化反応を実現するヘテロ二核ハイブリッド触媒の創製

研究課題

研究課題/領域番号 19J12228
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分47010:薬系化学および創薬科学関連
研究機関北海道大学

研究代表者

深川 聖弥  北海道大学, 生命科学院, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2020年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2019年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードC-H官能基化 / 触媒的不斉合成 / 遷移金属触媒 / 有機分子触媒 / キラルカルボン酸 / 分子の非対称化 / 繊維金属触媒
研究開始時の研究の概要

C-H官能基化を医薬品や天然物合成へと応用する際には、高度な立体制御が課題となるが、多様なC-H官能基化に共通して適用できる手法は限られている。我々は、アキラルなCp金属触媒とキラルカルボン酸を組み合わせることで、チオアミドを基質としたエナンチオ選択的なC(sp3)-H官能基化を達成することができた。しかし、本反応はラセミ条件においてもアミド化以外の反応が全く進行しないことが問題であった。我々は、研究室で開発してきた多機能複核シッフ塩基錯体とCo触媒を組み合わせたヘテロ二核ハイブリッド触媒を開発し、様々なC(sp3)-H官能基化を高立体選択的かつ種々の反応系を触媒する触媒系の創製を目指す。

研究実績の概要

昨年度では当初予定していた、キラルカルボン酸含有シッフ塩基触媒の合成は達成することができなかった。そこで、この錯体を用いて行う予定であったチオアミドのアミド化以外の反応を行った。反応剤だけでなく添加剤、リガンドを検討したが、反応は全く進行しなかったため、検討を終了することとした。
上記の研究のバックアップとしてキラルカルボン酸を用いたアミドの不斉C(sp3)-Hアミド化反応に着手した。当研究室は、ジオキサゾロンをアミド化剤として用いることで、アミドを基質とするC(sp3)-Hアミド化反応が進行することを見出した。本反応はカルボン酸の添加により収率が向上することから、カルボン酸がC-H結合切断の段階に寄与していることが示唆された。そこで、我々は本反応に対しキラルカルボン酸を添加することで、アミドを基質としたアミド化反応を不斉化できるのではないかと考え検討を行った。当研究室が所持しているキラルカルボン酸の検討や、溶媒、温度、基質など種々の条件検討を行ったところ、中程度の収率、中程度のエナンチオ選択性で目的物を得ることができた。
また上記のバックアップの他に、共同研究者とともに8-エチルキノリンの不斉C(sp3)-Hマイケル付加反応も検討を行った。ジオキサゾロンを用いたアミド化反応は反応性が高く低温下でも反応が進行したため、高いエナンチオ選択性で目的物を得ることができた。一方、マイケル付加反応はジオキサゾロンを用いたアミド化反応と比較して反応性が低いため、低温下で反応が進行せず高いエナンチオ選択性で目的物を得ることが困難であった。溶媒や反応剤、添加剤など徹底的に検討した結果、高収率、高いエナンチオ選択性で目的物を得ることができた。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] Rhodium(III)/Chiral Carboxylic Acid Catalyzed Enantioselective C(sp3)-H Alkylation of 8-Ethylquinolines with α,β-Unsaturated Carbonyl Compounds2020

    • 著者名/発表者名
      Huang Long-Tao、Fukagawa Seiya、Kojima Masahiro、Yoshino Tatsuhiko、Matsunaga Shigeki
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 22 号: 21 ページ: 8256-8260

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.0c02872

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chiral 2-Aryl Ferrocene Carboxylic Acids for the Catalytic Asymmetric C(sp3)-H Activation of Thioamides2019

    • 著者名/発表者名
      Sekine Daichi、Ikeda Kazuki、Fukagawa Seiya、Kojima Masahiro、Yoshino Tatsuhiko、Matsunaga Shigeki
    • 雑誌名

      Organometallics

      巻: 38 号: 20 ページ: 3921-3926

    • DOI

      10.1021/acs.organomet.9b00407

    • NAID

      120006895040

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Catalytic Enantioselective Methylene C(sp3)-H Amidation of 8‐Alkylquinolines Using a Cp*RhIII /Chiral Carboxylic Acid System2019

    • 著者名/発表者名
      Fukagawa Seiya、Kojima Masahiro、Yoshino Tatsuhiko、Matsunaga Shigeki
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 58 号: 50 ページ: 18154-18158

    • DOI

      10.1002/anie.201911268

    • NAID

      120006890337

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] アキラルなCp配位子を有する高原子価第9族金属触媒とキラルカルボン酸を用いた不斉CーH活性化反応2019

    • 著者名/発表者名
      深川聖弥、Lin Lunqing、加藤佳美、田中亮、関根大地、富田永希、小島正寛、吉野達彦、松永茂樹
    • 学会等名
      第17回次世代を担う有機化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

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