| 研究領域 | 反応集積化が導く中分子戦略：高次生物機能分子の創製 |
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| 研究課題/領域番号 |
15H05842
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
谷野 圭持 北海道大学, 理学研究院, 教授 (40217146)
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| 研究期間 (年度) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| キーワード | 合成化学 / 生物機能分子 / フローケミストリー / ソラノエクレピン / シストセンチュウ |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、反応集積化（フロー合成法）を導入することで天然物合成の問題点（多段階変換の非効率性や大量合成への対応）を打破し、ソラノエクレピンAに代表される社会的要請の高い超微量天然中分子の高効率合成を達成することにある。ソラノエクレピンAは、世界的な食料生産上の大害虫ジャガイモシストセンチュウを根絶に追い込むための鍵物質とされ、農業分野での実用化が期待されている。
ソラノエクレピンAの実用的供給に関しては、まず初期段階の中間体であるビシクロエノンの大量合成を実現する必要がある。ビシクロエノンは、市販のエノンと不飽和ニトリル（4-メトキシ-3-ブテンニトリル）の塩基性条件下での共役付加反応により合成した付加体を酸性条件で環化させることで得られる。前年度は、不飽和ニトリルの大量供給に問題が生じたため、3-ペンテンニトリルを代替品とするモデル系でのフロー合成を先行して検討した。そこで平成28年度は、固体酸触媒を用いるフロー型熱分解反応の最適条件を確立し、不飽和ニトリルの大量供給に成功した。さらに、この不飽和ニトリルと塩基とエノンと無水酢酸をマイクロミキサーで順次反応させるフロー合成を検討した。マイクロミキサーの詰まりが最大の問題であったが、内径を２倍にすると同時に、無水酢酸との反応を受器のフラスコ中で行う改良法を見出すに至った。これにより、初期段階の中間体であるビシクロエノンを２２グラムの規模で入手することに成功した。
これと並行して、3-ペンテンニトリルを代替品とするモデル検討で得られた知見を発展させて、無水酢酸以外の求電子剤を用いる３成分連結法を開発した。複雑な構造を有する化合物の合成におけるフロー合成法の有用性を示した成果といえる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
フロー合成法によるソラノエクレピンAの大量供給に向けて、初期工程の最大の鍵であったビシクロエノンの大量合成に道筋がつけられた。この過程において、マイクロミキサーを扱う上での問題点と対処法に関して多くの経験を積むことができた。また、不飽和ニトリル合成のため改良した固体酸触媒を用いるフロー型熱分解反応は、ソラノエクレピンAの合成に留まらず、他の有機化合物の合成にも応用可能と期待される。
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| 今後の研究の推進方策 |
ソラノエクレピンAの合成において中盤の鍵となる工程は、分子内Diels-Alder反応による分子左下の構築である。分子内Diels-Alder反応の前駆体合成には3-メトキシフランが用いられるが、このものの供給法に問題があることが知られている。そこで、前年度に改良法を確立したフロー型熱分解反応を適用してこの問題を解決する。
3-メトキシフランの大量供給が可能になった後、２位へのトリメチルシリル基の導入にもフロー合成法を取り入れる予定である。この変換は、バッチ法では低収率であることが以前の検討で明らかとなっているため、これをフロー法に置き換えることで収率の向上と大量供給法の確立を目指す。
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