| 研究課題/領域番号 |
20K15282
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
溝口 玄樹 岡山大学, 自然科学学域, 准教授 (90818519)
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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 | 1,2-メタレート転位 / 有機ホウ素化合物 / アート錯体 / ベンザイン / シクロプロペン |
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| 研究実績の概要 |
有機ホウ素分子は現代の有機化学において不可欠な化学種であり、構造多様な有機ホウ素を供給できる合成技術の重要性はますます高まっている。本研究では複雑で多彩な構造の有機ホウ素分子を簡便に構築可能な合成手法の開拓を目的として、ビニルホウ素アート錯体の1,2-メタレート転位を伴うカップリング反応に注目した。
本研究では、歪んだπ結合を持つアラインに注目し、これをビニルボロン酸エステルアート錯体に対し作用させることでメタレート転位を伴うカップリング反応を開発している。ここでは、三重結合が開裂することで新たな反応活性種であるアリールアニオンが生じ、これが近傍のホウ素へと環化することでボリン酸エステルアート錯体を与えており、[3+2]型のアニュレーション反応となっていることが特徴である。本反応について、反応条件の最適化や基質適用範囲の調査を行ったことを昨年度の報告書で報告した。
本年度の研究では、反応についての更なる知見を得るため、立体選択性に関する調査と反応機構解析を行った。その結果、本反応が段階的なシン選択的反応であることを見出した。これについてはDFT計算を用いた反応機構の解析も行なっており、これらの成果をまとめた論文を投稿中である。
また、歪みを持つシクロプロペニルボロン酸エステルアート錯体を用いるメタレート転位反応の開発も行なっており、本手法を足掛かりにジビニルシクロプロパン構造を発生させ、Cope転位により７員環構造が構築できることも見出した。
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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
本年度の研究では、アラインをトリガーとするカップリング反応において、反応条件の再最適化による全体的な収率の改善および実験および計算化学的手法による反応機構の調査について進展が見られた。
反応機構解析については、内部アルケンを持つ基質や、重水素化した基質を用いた解析から、立体選択的な反応が進行していることが明らかとなった。計画時点では、カルボカチオンを経由する非立体選択的な反応であると考えていたため、予想外の結果であった。そこで、対照実験やDFT計算を行ったところ、カルボカチオン中間体において、リチウムイオンがキレート構造を取ることで配座が固定化されることで立体選択性が発現している反応機構が示唆された。
一方で、ビニルボロン酸に替えてアレニルボロン酸エステルを基質としたアラインとの反応を検討したが、こちらは望みの反応が進行しないことがわかった。
また、シクロプロペニルボロン酸エステルアート錯体を用いるカップリング反応を発展させ、シクロヘプタン環構築を行った。ビニルシクロプロペニルボロン酸エステルを反応に用いることはできなかったが、ヒドロキシメチル基を持つシクロプロペニルボロン酸エステルアート錯体を調製し、セレン求電子剤によりβ－セレノシクロプロピルボロン酸へと導いた。これをワンポットで酸化とWittig反応に付したところ、ジビニルシクロプロパン転位が進行し、シクロヘプテニルボロン酸誘導体が良好な収率で得られた。現在論文化に向け、基質適用範囲の調査を行っている。
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| 今後の研究の推進方策 |
進捗状況に示したように、ビニルボロン酸エステルとアラインを用いるカップリング反応については論文投稿まで到達しているが、本反応はラセミの反応であることが課題となっている。現在はボロン酸ピナコールエステルを用いているが、これをキラルジオールへと変更すれば、立体選択的な反応によりキラルな生成物を得られると期待される。そこで、立体選択性が発現するようなジオールを探索する。
また、歪み分子ではないが、このようなπ結合の切断をメタレート転位に利用することで、多成分連結反応が可能であることが明らかとなったため、同様のコンセプトのもとケテンを求電子剤として多成分連結反応が行えないか検討する。
シクロプロペニルボロン酸エステルアート錯体を用いる反応開発については、７員環構築が可能であることを見出しているため、その一般化を進めていく。また、現在はシクロプロペニルボロン酸をトリブロモシクロプロパンから発生していること、またメタレート転位はセレン求電子剤と硫黄求電子剤でしか進行していないことから、よりアトムエコノミーな発生法の調査や、炭素求電子剤やハロゲンなどより一般製の高い求電子剤で反応を促進できないかの検討を進める。
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