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2019 年度 実績報告書

窒素上無保護イミンを用いた非天然アミノ酸類の新規触媒的直接合成法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19J20621
研究機関九州大学

研究代表者

近藤 優太  九州大学, 薬学府, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
キーワード窒素上無保護ケチミン / イミン / スカンジウム / フッ化テトラブチルアンモニウム / 非天然アミノ酸 / 含窒素化合物 / ワンポット合成 / Schiff塩基
研究実績の概要

非天然無保護アミノ酸合成の原料として重要な化合物である「窒素上無保護ケチミン」の新規合成法を複数開発し、含窒素化合物の合成に新たな可能性を示した。
申請時から継続して取り組んだ、スカンジウム(III)触媒による窒素上無保護ケチミンの新規合成手法の開発を達成し、ワンポット反応への応用へと展開することにも成功した(Org. Lett. 2020, 22, 120-125. 筆頭著者)。従来法では高収率での合成が困難なハロゲン基やカルボキシル基、エステル基を有するケチミンを、本手法を用いることで高収率にて合成することが可能となった。また、本手法は副生成物の反応性は非常に低いという点を生かし、中間体である窒素上無保護ケチミンを単離せずにそのまま次の反応に用いる「ワンポット反応」への適用も可能であり、生物活性物質の合成中間体や、光学活性な非天然アミノ酸合成の原料として頻用されるグリシンSchiff塩基のワンポット合成を達成した。
ルイス酸性であるスカンジウムを用いた手法と相補的となる反応の開発も達成した(Org. Process Res. Dev. 2019, 23, 1718-1724. 筆頭著者)。本手法は触媒量のフッ化テトラブチルアンモニウム(TBAF)を用いてベンゾフェノンイミンを高収率で合成可能な反応である。スカンジウム法とTBAF法という2つの相補的な反応条件による窒素上無保護ケチミンの合成を達成したことによって、共存する官能基やワンポット反応における2段階目以降の反応条件に合わせて使い分けることで、より多様な含窒素化合物合成ルートの開発が可能となった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本年度は、特別研究員への申請時に記載した「触媒的連続無保護ケチミン合成-求核付加反応による非天然アミノ酸類のワンポット新規立体選択的合成法の開発」に関する検討を行なった。まず、非天然無保護アミノ酸合成の原料として重要な化合物である「窒素上無保護ケチミン」の新規合成法を複数開発した。
①スカンジウム(III)触媒によるケトンから窒素上無保護ケチミンの新規合成手法の開発を達成し、様々な官能基を有する窒素上無保護ケチミンの合成に成功した。本研究成果は、化学領域の主要雑誌であるOrg. Lett.誌(IF 6.555)に筆頭著者として発表している。また、本触媒反応の共生成物が安定で反応性が低いTMS2Oのみであることを利用して、ケトンからワンポットでケチミン合成と続く求核付加反応を進行させることにも成功した。
②ルイス酸によってケトンを活性化する上記の手法とは異なり、フッ化物イオンによって求核剤を活性化する手法の開発にも成功し、触媒量のフッ化テトラブチルアンモニウム(TBAF)存在下で反応を行うことで、アルキルケトン由来のベンゾフェノンイミン等も高収率で合成可能となった。本研究成果も筆頭者者としてOrg. Process Res. Dev.誌(IF 3.327)に報告済みである。
その他にも、Benzophenone Iminesに関する総説を執筆するなど、精力的に研究を行っていることから、期待以上の研究の進展があったと判断した。

今後の研究の推進方策

本年度に達成した窒素上無保護ケチミンの新規合成法によって、従来法では合成困難なケチミンもアクセス可能となった。また、窒素上無保護ケチミンを用いた反応の多くで問題となるケチミンの単離をおこなうことなくそのまま次の反応に用いるワンポット合成への応用も達成した。今後はこれらの利点を生かして、従来法では合成困難であった含窒素化合物、特に無保護アミノ酸を合成可能な新規手法への展開を検討予定である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Scandium(III) Triflate Catalyzed Direct Synthesis of N-Unprotected Ketimines2020

    • 著者名/発表者名
      Kondo Yuta, Kadota Tetsuya, Hirazawa Yoshinob, Morisaki Kazuhiro, Morimoto Hiroyuki, Ohshima Takashi
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 22 ページ: 120-125

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.9b04038

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent Progress towards the Use of Benzophenone Imines as an Ammonia Equivalent2020

    • 著者名/発表者名
      Kondo Yuta, Morimoto Hiroyuki, Ohshima Takashi
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 49 ページ: 497-504

    • DOI

      10.1246/cl.200099

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Convenient Preparation Method for Benzophenone Imine Catalyzed by Tetrabutylammonium Fluoride2019

    • 著者名/発表者名
      Kondo Yuta, Morisaki Kazuhiro, Hirazawa Yoshinobu, Morimoto Hiroyuki, Ohshima Takashi
    • 雑誌名

      Organic Process Research & Development

      巻: 23 ページ: 1718-1724

    • DOI

      10.1021/acs.oprd.9b00226

    • 査読あり
  • [学会発表] 窒素上無保護ケチミンの新規触媒的直接合成法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      近藤優太、門田哲弥、平澤禎将、森崎一宏、森本浩之、大嶋孝志
    • 学会等名
      第29回万有福岡シンポジウム
  • [備考] 非天然アミノ酸類の原料となる無保護ケチミンの効率的な触媒的合成法を開発!

    • URL

      https://www.kyushu-u.ac.jp/ja/researches/view/408

  • [備考] Kyushu University Research Results

    • URL

      https://www.kyushu-u.ac.jp/en/researches/view/147

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公開日: 2021-01-27  

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