マイケル付加反応とアルキリデンカルベノイドの融合による新たな有機合成手法の創発

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K05471
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 重田 雅之 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (70607514)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: アルキン / 反応開発 / 潜在的反応性 / カルベノイド

研究実績の概要

本研究は、マイケル付加反応の深化によるアプローチにて現状の制約に捉われないアルキリデンカルベノイドの新たな類縁体を発生させることで，アルキリデンカルベノイドのビニル位にヘテロ原子が導入された既存法では合成困難な化学種の利用法の開発を目指したものである。本年度は，アルキリデンカルベノイドを分子内反応へと展開するため，それをシントンとしてアルキニルハライドとカルボン酸アミドを合成等価体に用いて多環骨格を効率的に構築する方法を開発することを目指し検討を行った結果、以下の成果を得た。
１）申請者らが継続的に開発してきたハロゲン化された末端アルキンへの求核付加反応を新たにカルボン酸アミドによる分子内アルキンへの付加反応に展開する検討を実施した。前駆体の不安定性が明らかになったものの，取扱方法を確立して付加反応の開発に着手した。すなわち，N-ペンチニルアニリドの末端アルキンをブロモ化した後，濾過により固体を除去した後，塩基を添加して加熱することで，所望の分子内付加体を得た。
２）１で開発した方法を用いてフェナントロインドリジジン類の骨格構築法の開発を行なった。フェナントレン骨格の構築を阻害するカルバモイル基を後に誘導することで，計画通りに母格の構築を行った。上記１での知見に基づいて鍵となる付加反応を実施することで，所望の付加体を得た。次年度に検討予定のPd錯体によるC-H結合活性化環化反応と組み合わせることで，アルキリデンカルベノイドをシントンとする多環骨格構築法を確立する。

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

計画当初の予定と照らして、本研究は順調に進展している。
１）アルキリデンカルベノイドをシントンとする分子内反応：前年度に開発したインドール合成法の知見に基づいて，分子内でのカルベン発生を検討したが，分子内反応としたことで，配座制御に影響するためか複雑な混合物を与えたため，計画を再検討して，カルベンを発生させずにカルベノイドとして段階的に変換する手法の確立を模索することとした。検討の結果，分子内付加体を得た。
２）フェナントロインドリジジン類の骨格構築：上記の１で開発したカルベノイドの利用法を活用する多感骨格構築法の開発に取り組んだ。申請者が以前に開拓したフェナントロインドリジジン骨格構築方法を改善する新たな手法の開発に取り組んだ。本年度には付加段階まで達成しており，次年度にPd錯体によるC-H結合活性化環化反応を開発する。

今後の研究の推進方策

次年度は，本年度に引き続きフェナントロインドリジジン類の合成方法を開拓する。Pd錯体によるC-H結合活性化環化反応を経てインダノン骨格を構築し，還元によりインドリジジンへと誘導する計画である。さらには，アルキリデンカルベンの分子内挿入反応の開発を改めて検討する。

次年度使用額が生じた理由

本年度の冒頭，緊急事態宣言の発出により実験室の使用が制限されたため，計画の一部を変更した。その結果，使用額が当初予定から少なくなったが，年度の途中から研究活動を実施できたことから，表記の成果を得ている。
次年度以降において計画を変更し，当初計画以上に人員を充当して緊急事態宣言による遅れを取り戻すべく研究を進めるために当該助成金を使用する。