• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

フッ素によるベンジル錯体活性化と複素中員環化合物の不斉合成

研究課題

研究課題/領域番号 19J23077
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33020:有機合成化学関連
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

宇野 寛人  名古屋工業大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2021年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2020年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2019年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードジフルオロアルキル基 / 不斉合成 / 不斉配位子 / パラジウム / 双性イオン / 環化付加 / スピロ環 / 複素中員環 / フッ素 / モジュラー合成 / ジフルオロメチル / アミド結合 / トリフルオロメチル基 / 中員環 / 複素環
研究開始時の研究の概要

フッ素の効果により,ベンジル位にトリフルオロメチル基を有する基質にパラジウム触媒を作用させることで,トリフルオロメチルベンジル錯体を生じることが可能になる。本研究では,当研究室が見出した双性イオン型のトリフルオロメチルベンジル錯体を用いた環化付加反応を発展させ,デュアル触媒サイクルによる複素中員環化合物の不斉合成に取り組む。具体的には,キラルNHC触媒やキラルリガンドを用いることで,反応系中において基質を活性化し,キラルな双極子等価体による不斉環化付加反応の検討を行う。

研究実績の概要

前年度の研究計画に基づき,フッ素効果とパラジウム触媒を用いた新規反応の開発に取り組んだ。今年度は複雑なスピロ環構造の立体選択的構築法の開発に着手する中で,医薬品開発に重要な含フッ素ジオキサン骨格の新規不斉合成法を見出した。強力な電子求引性効果を示すフッ素官能基は,生理活性効果に加えて化合物の反応性にも大きな影響を与える。そこで,独自に見出したアミド結合切断におけるフッ素効果を応用して,新たに含フッ素ケトン類を用いた環化付加反応を設計した。一般にケトン化合物は反応性が低いことからパラジウム双性イオンの環化付加反応に適用することは困難だが,カルボニル隣接位のフッ素で活性化されたジフルオロアルキルケトン類を用いることで課題解決を試みた。パラジウム触媒条件下で種々の不斉配位子や反応剤を検討した結果,双性イオン前駆体であるアルキリデントリメチレンカーボネート(ADTMC)との[4+2]環化付加によって四置換不斉炭素にジフルオロメチル基を有するスピロ型ジオキサン環を高収率かつ最大99%eeの選択性で得ることに成功した。複数の反応点を生じるADTMCを用いた反応は立体制御が難しく不斉反応への応用は未開拓であったが,徹底的な構造スクリーニングから独自開発した新規不斉配位子を用いることでエナンチオ選択性・ジアステレオ選択性・位置選択性の完全制御を達成した。本反応は,多様なジフルオロアルキルケトン類に適用可能であり,得られた光学活性ジフルオロジオキサン類は新規骨格をもつフッ素医薬品の探索研究への応用が期待される。以上の結果は,ドイツ化学会の国際学術誌に投稿受理された。最終年度は上記のスピロ環合成に加えて,中員環アミンの新規合成法,軸不斉を有する複雑な中員環の新規不斉合成法を見出すことにも成功しており,本研究のコンセプトを応用した新たな展開が期待できる。これらの反応も論文の投稿準備を進めている。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件) 備考 (6件)

  • [雑誌論文] Enantio-, Diastereo- and Regioselective Synthesis of Chiral Cyclic and Acyclic gem-Difluoromethylenes by Palladium-Catalyzed [4+2] Cycloaddition2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Uno, Koki Kawai, Taichi Araki, Motoo Shiro, Norio Shibata
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: in press 号: 24

    • DOI

      10.1002/anie.202117635

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Tetra‐Substituted Trifluoromethyl‐3,1‐Benzoxazines by Transition‐Metal‐Catalyzed Decarboxylative Cyclization of N‐Benzoyl Benzoxazinones2021

    • 著者名/発表者名
      Uno, H.; Fujimoto, D.; Harada, K.; Tanaka, C.; Shibata, N.
    • 雑誌名

      ChemistryOpen

      巻: , 号: 5 ページ: 518-522

    • DOI

      10.1002/open.202000360

    • 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] Modular Synthesis of Medium-Sized Fluorinated and Nonfluorinated Heterocyclic Lactones by Sequential CN-Bond-Cleaving Ring Expansion under Pd Catalysis2020

    • 著者名/発表者名
      Uno, H.; Kawai, K.; Shiro, M.; Shibata, N.
    • 雑誌名

      ACS Catal.

      巻: 10 号: 23 ページ: 14117-14126

    • DOI

      10.1021/acscatal.0c03927

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Both Enantiomers of Nine‐Membered CF3‐Substituted Heterocycles Using a Single Chiral Ligand: Palladium‐Catalyzed Decarboxylative Ring Expansion with Kinetic Resolution2020

    • 著者名/発表者名
      Uno Hiroto、Punna Nagender、Tokunaga Etsuko、Shiro Motoo、Shibata Norio
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: , 号: 21 ページ: 8187-8194

    • DOI

      10.1002/anie.201915021

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Highly Functionalized 12-Membered Trifluoromethyl Heterocycles via a Nondecarboxylative Pd-Catalyzed [6 + 6] Annulation2020

    • 著者名/発表者名
      Uno Hiroto、Imai Takanori、Harada Kyosuke、Shibata Norio
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 10 号: 2 ページ: 1454-1459

    • DOI

      10.1021/acscatal.9b05377

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] トリフルオロメチル基で置換されたパラジウム双性イオンの発生を鍵とする含フッ素複素中員環化合物の不斉合成2020

    • 著者名/発表者名
      宇野寛人,川井孔貴,今井宇紀,徳永恵津子,柴田哲男
    • 学会等名
      第18回次世代を担う有機化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] トリフルオロメチル基を有する複素中員環を志向した脱炭酸型不斉環拡大反応の開発2020

    • 著者名/発表者名
      宇野寛人,徳永恵津子,柴田哲男
    • 学会等名
      第43回フッ素化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] パラジウム触媒を用いた環拡大反応によるフルオロアルキル基含有複素 9 員環化合物の不斉合成2020

    • 著者名/発表者名
      宇野寛人,Punna Nagender,徳永恵津子,柴田哲男
    • 学会等名
      日本農薬学会第45回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Pd-catalyzed enantioselective synthesis of 9-membered trifluoromethyl-heterocycles via ring expansion2020

    • 著者名/発表者名
      Uno, Hiroto; Punna, Nagender; Tokunaga, Etsuko; Shibata, Norio
    • 学会等名
      日本化学会 第100春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of Trifluoromethyl Nine-Membered Heterocycles via a Double Decarboxylative Ring-Expansion under Palladium Catalysis2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Uno, Pulakesh Das, Punna Nagender, Satoshi Gondo, Etsuko Tokunaga, Norio Shibata
    • 学会等名
      27th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] パラジウム触媒を用いた環拡大反応によるトリフルオロメチルカルビノール基含有複素9員環化合物の合成2019

    • 著者名/発表者名
      宇野寛人・徳永恵津子・柴田哲男
    • 学会等名
      第34回農薬デザイン研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] ジフルオロメチル基を持つ光学活性ジオキサンの合成 ― 新しいフッ素医薬品開発への応用へ期待 ―

    • URL

      https://www.nitech.ac.jp/news/press/2022/9608.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 名工大,光学活性ジオキサンを単純な原料から合成

    • URL

      https://optronics-media.com/news/20220415/76964/

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 柴田哲男教授の研究論文が,ACS Catalysis 誌(IF:12.35)に掲載されました。

    • URL

      https://www.nitech.ac.jp/research/news/8604.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 柴田研究室の研究成果がAngew. Chem., Int. Ed. 誌に掲載されました。

    • URL

      https://www.nitech.ac.jp/research/news/8213.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 柴田研究室の研究成果が,ACS Catalysis 誌(IF: 12.2) に掲載されました。

    • URL

      https://www.nitech.ac.jp/research/news/8120.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 共同ナノメディシン科学専攻の宇野寛人さんが第34回農薬デザイン研究会優秀ポスター賞を受賞しました。

    • URL

      https://www.nitech.ac.jp/campus/news/7935.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-05-29   更新日: 2024-03-26  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi