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第二級アルキル炭素上での高速アルキルカップリング反応の新展開と挑戦的な合成戦略

研究課題

研究課題/領域番号 20K05501
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分33020:有機合成化学関連
研究機関明治大学

研究代表者

小林 雄一  明治大学, 研究・知財戦略機構(生田), 研究推進員(客員研究員) (90153650)

研究分担者 小川 熟人  明治大学, 理工学部, 専任准教授 (50611109)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードアルキルカップリング反応 / プロパルギルカップリング反応 / 銅触媒 / 第二級炭素 / 有機リチウム試薬 / 芳香族Grignard試薬 / 有機金属試薬
研究開始時の研究の概要

第二級アルキル炭素上で有機金属試薬とのカップリング反応が実現すれば,生理活性分子構築の有用な方法になり,従来の分子設計に於いて重要視されてきた化学者の経験と直感は不要になる。本研究では, (1) 我々が最近開発したGrignard試薬/Cu(OTf)2(触媒)系を有機リチウム系に拡張し,試薬系の幅を広める。(2) 1,3-dimethyl 単位を持つポリメチル化合物の反復合成法を開発し,生理活性ポリメチル化合物を合成する。さらに,これらの知見を参考にして第二級プロパルギルアルコール誘導体とGrignard試薬やリチウム試薬とのの反応を開発する。

研究実績の概要

我々は,第二級水酸基をPyridine-SO3 脱離基に変えた基質とアルキルGrignard試薬 RMgX との Cu(OTf)2 触媒カップリング反応を発表している (Org Lett., 2019)。さらに,この基盤研究C の3年目では有機リチウム (RLi) を用いるカップリング反応の条件検討を行ってきた。一方で,プロパルギル置換反応についても研究を展開した。
4年目では,上述の有機リチウム (RLi) を用いるカップリング反応を詰め,論文発表した (Eur. J. Org. Chem., 2023, 26, e202300403 (7 pages))。
ArMgBr/CuCN 触媒を用いるプロパルギル炭素上での置換反応の延長として ArLi との反応を検討した。その結果,CuCN よりもCuClに高い触媒活性を見出した。位置選択性は高く,アレン体の生成はごくわずかであった。光学活性体を用いた反応から,立体反転を伴う反応であることを確認できた。PhBr, PhI と t-BuLi とのLi-ハロゲン交換により生成した Phアニオンも使えた。様々な芳香族Br に対してLi-ハロゲン交換を経由する方法は有効であった。また,Furan, Thiopbene の場合,direct lithiation が使えた。ArLi を使うメリットを示すことができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

コロナ渦による研究時間の削減と一部の試薬の入手に遅れが出て,研究のスピードが遅くなったが,それでも以下の研究 (1), (2) で論文発表できた。
(1) 有機リチウム (RLi) を用いるカップリング反応
n-BuLi と MeLi を用いて反応を検討し,自分で調製したMgX2溶液と組み合わせるとスムーズに反応した。この反応を活用し,lichen moth の性フェロモン (S)-14-methyloctadecan-2-one の光学活性体の合成を行った。
(2) プロパルギルリン酸エステルとArLiとのカップリング反応を検討し,CuClに高い触媒活性を見出した。この反応は立体選択的かつ位置選択的に進行した。
(3) アルキルGrignard試薬よりも反応性の低いとされている ArMgX との第二級炭素上でのカップリング反応を検討した。
(4) 1,3-ジオールから誘導したPyridine-SO3 基質とのアルキルカップリング反応を検討しているが,生成物は低収率でしか得られてない。

今後の研究の推進方策

上の進捗状況の中の (3) と (4) を引き続き研究する。

報告書

(4件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2021 2020

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Substitution of Secondary Propargylic Phosphates Using Aryl-Lithium-Based Copper Reagents2023

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Kobayashi, Takayuki Hirotsu, Yosuke Haimoto, and Narihito Ogawa
    • 雑誌名

      Catalysts

      巻: 13 号: 7 ページ: 1084-1084

    • DOI

      10.3390/catal13071084

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Copper-Catalyzed Coupling Reaction of Secondary Alkyl 2-Pyridinesulfonates with Alkyl Lithium-Based Reagents2023

    • 著者名/発表者名
      Yuta Sato, Akito Osada, Narihito Ogawa, and Yuichi Kobayashi
    • 雑誌名

      Eur. J. Org. Chem.

      巻: 26 号: 28

    • DOI

      10.1002/ejoc.202300403

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coupling Reactions on Secondary Allylic, Propargylic, and Alkyl Carbons using Organoborates/Ni and RMgX/Cu Reagents2023

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Kobayashi
    • 雑誌名

      Catalysts

      巻: 13 号: 1 ページ: 132-132

    • DOI

      10.3390/catal13010132

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis of (S)-Nyasol through the Copper-catalyzed Propargylic Substitution2023

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Kobayashi and Takayuki Hirotsu
    • 雑誌名

      Synlett

      巻: 34 号: 02 ページ: 159-162

    • DOI

      10.1055/a-1968-2684

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of a TNF inhibitor, flurbiprofen and an i-Pr analogue in enantioenriSynthesis of a TNF inhibitor, flurbiprofen and an i-Pr analogue in enantioenriched forms by copper catalyzed propargylic substitution with Grignard reagents2021

    • 著者名/発表者名
      Yuji Y. Takashima, Y. Isogawa, A. Tsuboi, N. Ogawa, and Y. Kobayashi
    • 雑誌名

      Org. Biomol. Chem.

      巻: 19 号: 45 ページ: 9906-9909

    • DOI

      10.1039/d1ob01944a

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] α‐ and γ‐Regiocontrol and Enantiospecificity in the Copper‐catalyzed Substitution Reaction of Propargylic Phosphates with Grignard Reagents2021

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Kobayashi, Yuji Takashima, Yuuya Motoyama, Yukari Isogawa, Kyosuke Katagiri, Atsuki Tsuboi, Narihito Ogawa
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 27 号: 11 ページ: 3779-3785

    • DOI

      10.1002/chem.202004413

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Alkyl Pyirdinesulfonates and Allylic Pyridinecarboxylates, New Boosters for the Substitution at Secondary Carbons2020

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Kobayashi
    • 雑誌名

      Heterocycles

      巻: 100 号: 4 ページ: 499-546

    • DOI

      10.3987/rev-19-919

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Copper catalyzed coupling reaction at secondary alkyl carbons with organolithium reagents using the 2-pyridinesulfonyloxy leaving group2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Sato, N. Ogawa, and Y. Kobayashi
    • 学会等名
      Pacifichem2021 (2021環太平洋国際化学会議)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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