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2018 年度 実績報告書

二酸化炭素を炭素源として用いる電子移動型極性変換によるマンデル酸の環境調和型合成

研究課題

研究課題/領域番号 16K05763
研究機関北海道大学

研究代表者

仙北 久典  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (50241360)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード二酸化炭素の固定化 / マンデル酸誘導体 / 有機電解合成 / ベンザルジアセテート / 環境調和型合成 / フローマイクロリアクター / 極性変換 / 電子移動反応
研究実績の概要

一昨年度に行った反応条件の最適化により、反応溶媒にDMF、支持電解質にテトラフルオロホウ酸テトラブチルアンモニウム(Bu4NBF4)、反応温度は0℃、陰極に白金板、陽極にマグネシウム棒を備えた一室型セルを用い、電流密度25mA/cm2による定電流電解を最適条件としたが、昨年度の基質検討の際、芳香環上にシアノ基を有する基質では過剰電解還元反応が進行することが確認された。本年度、反応条件を精査したところ、陽極に亜鉛を用いることにより過剰還元を抑制することができ、シアノ基を有するマンデル酸を単一生成物として得ることに成功した。シアノ基を有するマンデル酸誘導体は、従来のシアノヒドリンを経由する方法では合成が困難であり、当該研究の特長としてあげられる。また、芳香環上にエステル置換基を有する基質についても、亜鉛陽極が有効であった。一方、フッ素原子や塩素原子、臭素原子を有する基質の場合、反応性は基質によって大きく変化した。フッ素原子を有する場合は、当初の最適条件下でも反応は良好に進行し、γ-セクレターゼ阻害活性を示す化合物の部分構造を成す3,5-ジフルオロマンデル酸誘導体を相当するベンズアルデヒドより2段階で90%の収率で得ることに成功した。塩素や臭素原子を含む基質の場合は、亜鉛陽極を用いてアセトニトリル中で反応を行うことによりマンデル酸を単一のカルボン酸生成物として中程度の収率で得ることができた。また、同様の反応条件を用いることで、トリフルオロメチル基を有するマンデル酸ならびにインドール骨格を有するマンデル酸も合成することに成功した。これらの成果は、学術論文として報告し、既に掲載を認められている。
一方、フローマイクロリアクターを用いる合成では、陽・陰極に白金を用いたセルでマンデル酸の生成を確認することができたが、反応条件の精査までには至らなかった。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Efficient Synthesis of Mandel Acetates by Electrochemical Carboxylation of Benzal Diacetates2019

    • 著者名/発表者名
      Hisanori Senboku, Kanae Sakai, Akihiri Fukui, Yusuke Sato, Yusuke Yamauchi
    • 雑誌名

      ChemElectroChem

      巻: 6 ページ: in press

    • DOI

      10.1002/celc.201900200

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bioinspired synthesis of pentalene-based chromophores from an oligoketone chain2018

    • 著者名/発表者名
      Yuki Saito, Masayuki Higuchi, Shota Yoshioka, Hisanori Senboku, Yasuhide Inokuma
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 54 ページ: 6788-6791

    • DOI

      10.1039/c8cc02379d

  • [学会発表] 電解発生ケチルラジカルのラジカル環化反応を伴う電解カルボキシル化反応2019

    • 著者名/発表者名
      高桑茉由、仙北久典
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] 電解還元による有機ラジカルの発生とラジカル環化-二酸化炭素固定化連続反応2019

    • 著者名/発表者名
      仙北久典、道西准也、片山朝陽、高桑茉由、原正治
    • 学会等名
      電気化学会第86回大会
  • [学会発表] 二酸化炭素の電解固定化によるα位に官能基を有するカルボン酸の合成2018

    • 著者名/発表者名
      仙北 久典、酒井 香奈枝、福井 章洋、佐藤 悠介、峯村 嘉一、山内 雄介、高桑 茉由、原 正治
    • 学会等名
      2018年電気化学会秋季大会
  • [学会発表] Synthesis of Mandelic Acid Derivatives by Electrochemical Carboxylation of Benzal Diacetates2018

    • 著者名/発表者名
      Hisanori Senboku, Kanae Sakai, Akihiro Fukui, Yusuke Sato, Yusuke Yamauchi, Mayu Takakuwa, Shoji Hara
    • 学会等名
      13th International Symposium on Organic Reactions - ISOR-13 Hsinchu
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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