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芳香族化合物は、創薬化学・機能性分子合成において最も重要な構造単位の一つである。有用な新規化合物を合成するためには、多様な置換基を持つ芳香族化合物の合成法開発が要となっている。現在の技術で合成可能な多置換芳香環は未だに限られている。そこで、求電子性の向上の観点からこれまでにない新規求電子種を開発することで、古典的な芳香族求電子置換反応の更なる発展を目指した。
不活性化された芳香環を修飾することのできる強力な求電子種を探索したところ、N-プロトン化あるいはN-アルキル化をうけたイソシアネート官能基の炭素原子部位が非常に強力な求電子性を有することを見出した。本求電子種は、カルバメート化合物を超強酸性溶媒であるトリフルオロメタンスルホン酸に溶解することで容易に発生させることができた。発生条件は脱離基の構造に大きく影響をうけ、メタノール脱離基においては加熱が必要とされ収率の低下などが起きたが、カルバメートの脱離基をサリチル酸メチルにしたところ、室温でも速やかに求電子種が発生することが見出された。
超強酸反応場において新規求電子種を利用することで、従来法では合成が困難であった化合物群を網羅的に合成することが可能になった。分子内反応においては芳香環にアミド基が導入されたベンゾラクタム類が得られる。６員環形成反応では、従来芳香族求電子置換反応が利用困難であった、ニトロ基やトリフルオロメチル基などの不活性化基を有する芳香環の反応が可能であった。また、更に形成困難な５員環や７員環が形成できるのみならず、８員環や９員環のような中員環の合成へも適用が可能であった。本研究は、これまでに生物活性が報告されていながらも簡便な合成法が存在しなかった中員環ベンゾラクタムの合成に応用できるため、医薬品候補化合物の簡便な合成への応用が期待される。
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