| 研究課題/領域番号 |
20K06944
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| 研究機関 | 北里大学 |
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研究代表者 |
山本 大介 北里大学, 薬学部, 講師 (10509970)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 酸素分子 / 酸化反応 / マンガン錯体 / イソオキサゾリジン |
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| 研究実績の概要 |
持続可能な社会を実現するうえで、枯渇性資源を用いない分子変換法の開発は重要な研究課題の一つである。特に有機合成化学における最も基本的かつ重要な反応の一つである酸化反応においては、目的物の生成に伴い、酸化剤由来の廃棄物が当量以上排出されてしまう。このような背景のもと、我々は従来型の酸化剤に依存した分子変換法からの脱却を目指し、空気中の酸素分子の活用について着目し研究を行った結果、特定のマンガン錯体が高い酸素分子固定化能を有することを明らかにした。そこで今回、我々が行ってきた研究をさらに展開することによって、第15族元素である窒素原子の活性化が可能になると仮説を立て、マンガン錯体による空気中の酸素分子を酸素源とするジアステレオ選択的イソオキサゾリジニルアルコール類合成法の開発を計画した。なお、創製されるイソオキサゾリジニルアルコール類は有機合成化学上有用なビルディングブロックであり、さらに医薬品の部分構造として広く利用されている化合物群である。
本年度の研究実績について示す。1. 適切な反応基質の探索を行うため、窒素原子上の置換基の効果について詳細な検討を重ねた。その結果、ブテニルオキシスルホンアミドが最も適していることを明らかにした。2. 本反応を円滑に触媒するマンガン錯体の探索を行った。その結果、既存のマンガン錯体を凌駕する新規マンガン錯体の創製を達成した。3. 見出された反応条件をもとに、基質一般性について確認を行った。その結果、予想以上に広範囲の基質に対して、我々が開発した手法は適用可能であった。以上3点より、本年度は、本申請課題の基盤となる研究成果を得ることができた。
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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
研究目的の達成に向け、まず、端緒となる知見を得るため、容易に調製できるブテニルオキシスルホンアミドを出発原料と選定し、反応の詳細について検討を行った。しかしながら、予想に反し、既存のマンガン錯体を用いた条件では、いずれも低収率であり、また、アルデヒドが副生していることが明らかとなった。そこで、より高活性なマンガン錯体の創製を指向し、錯体中心であるマンガン原子の電子的因子を変化させることを目的に、様々な配位子からなる新規マンガン錯体の合成を行った。その結果、優れた酸化還元特性を示す分子群を配位子内に組み込むことによって、触媒活性の高いマンガン錯体を創製することに成功した。さらに我々が開発したマンガン錯体は、当初懸念されていたアルデヒドの副生を完全に抑制できた。そこで、確立した条件をもとに、基質一般性について検討を行った。その結果、本反応は比較的広範囲の基質に対して適用可能であり、芳香族、脂肪族、さらには複素環など、様々な置換基を有する基質に対しても、反応は良好に進行することが明らかとなった。
さらに興味深いことに、溶媒検討を通じて、反応溶媒としてアルコール系溶媒が最も適していることも明らかにした。本結果より、我々が開発した手法は、有機溶媒を用いる一般的な方法論に比べ、より環境低負荷型の分子変換法になると期待できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度行った研究成果より、新規マンガン錯体の創製を達成し、我々は本申請課題を飛躍的に進めることができる基礎的な知見を得ることができた。また、イソオキサゾリジニルアルコール類の効率的な合成法についても確立した。得られるイソオキサゾリジニルアルコール類は、医薬品のみならず、生物活性化合物の部分構造であり、そして、有機合成化学上、有用なビルディングブロックと認識されている。そこで今後は、本手法を用いて、セラミド輸送タンパク質(CERT)阻害剤であるHPA-12の立体選択的合成経路の確立を目指す。研究計画として、本手法によって調製可能なイソオキサゾリジニルアルコールの窒素原子上の保護基を脱保護した後、還元的な手法によって窒素-酸素結合を開裂させ、脂肪鎖部分を順次導入していく予定である。本計画を遂行することによって、HPA-12の合成経路の確立が達成できると考えている。
また、我々が創製したマンガン錯体に着目し、更なる酸化的分子変換法の確立を目指し、検討を行っていく。本年度の成果によって、ある特定の窒素-水素結合の活性化が行えると考察しており、様々な含窒素化合物の創製を指向し、研究を進めていく予定である。
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