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2012 年度 実績報告書

酵素機能を凌駕した人工脱水縮合反応の設計と薬理活性有機分子構築への応用

研究課題

研究課題/領域番号 22350044
研究機関東京理科大学

研究代表者

椎名 勇  東京理科大学, 理学部, 教授 (40246690)

研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2015-03-31
キーワード有機化学 / 有機合成化学 / 脱水縮合 / 不斉合成 / 不斉エステル化 / 速度論的光学分割 / 光学活性カルボン酸
研究概要

申請者は自ら開発した「置換安息香酸無水物法」の不斉バージョンを世界で始めて明らかとし、様々な光学活性カルボン酸エステルが生産できることを報告した。この方法では、遊離のカルボン酸とアルコールを原料として用いることができるため、基質一般性に富んだカルボン酸誘導体の不斉合成が可能となる。1~3年目の研究によって入手可能な種々のラセミアルコールの速度論的光学分割を試みたところ、(1)ベンジルアルコール型のラセミアルキルアリールカルビノールの速度論的光学分割、(2)フラン環やチオフェン環等のヘテロアリール基を有するラセミアルキルアリールカルビノールの速度論的光学分割、(3)C2対称性を有するベンジルアルコール型ラセミジオールの速度論的光学分割、(4)Ci対称性を有するベンジルアルコール型メソジオールの非対称化、(5)ラセミ2-ヒドロキシエステルの速度論的光学分割、(6)ラセミアルキルアルキニルカルビノールの速度論的光学分割が実現できることを確認した。特に本年度確立した(6)のラセミアルキルアルキニルカルビノールの速度論的光学分割法は、有用合成中間体の大量供給に役立つ画期的な反応であり、実際に抗肥満剤として知られているテトラヒドロリプスタチン(THL)の全合成に本手段を活用することができた。

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

1~3年目の研究によって入手可能な種々のラセミアルコールの速度論的光学分割を試みたところ、(1)ベンジルアルコール型のラセミアルキルアリールカルビノールの速度論的光学分割、(2)フラン環やチオフェン環等のヘテロアリール基を有するラセミアルキルアリールカルビノールの速度論的光学分割、(3)C2対称性を有するベンジルアルコール型ラセミジオールの速度論的光学分割、(4)Ci対称性を有するベンジルアルコール型メソジオールの非対称化、(5)ラセミ2-ヒドロキシエステルの速度論的光学分割、(6)ラセミアルキルアルキニルカルビノールの速度論的光学分割が実現できることを確認した。
当初計画したロードマップに沿って着実に研究成果が得られている。

今後の研究の推進方策

今後はさらに基質の適用範囲を広げ、ラセミ2-ヒドロキシエステルのみならずラセミ2-ヒドロキシアミドやラセミ2-ヒドロキシケトン、さらには環状構造を有するラクトンやラクタム型の光学活性な第2級アルコール類の速度論的光学分割法の開発を試みる。具体的には、縮合剤、触媒、求核剤ならびに求電子剤を用いて構成される遷移状態を予め計算し、高い選択性を与えると見込まれる化合物を絞り込む。さらに、候補として挙げた分子を実際に不斉エステル化に適用し反応溶媒、反応温度、反応時間等の効果を丹念に調べ、最も良好な結果を与える組み合わせを決定する。以前より5員環構造を有するパントラクトンは光学活性医薬品を供給する際に多用される出発原料であり、キラルなパントラクトンを与える簡便な手段の開発は工業的にも求められている。また、キラルな2-ヒドロキシ-ベータ-ラクタム類は抗生物質の原料として汎用される鍵化合物である。よって、これらの有効な速度論的光学分割手段の探究に注力する。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 4件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Kinetic Resolution of Racemic 2-Hydroxy-γ-butyrolactones by Asymmetric Esterification Using Diphenylacetic Acid with Pivalic Anhydride and a Chiral Acyl-Transfer Catalyst2013

    • 著者名/発表者名
      K. Nakata, K. Gotoh, K. Ono, K. Futami, I. Shiina
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 15 ページ: 1170-1173

    • DOI

      10.1021/ol303453j

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A New Method for Production of Chiral 2-Aryloxypropanoic Acids Using Effective Kinetic Resolution of Racemic 2-Aryloxycarboxylic Acids2012

    • 著者名/発表者名
      A. Tengeiji, K. Nakata, K. Ono, I. Shiina
    • 雑誌名

      Heterocycles

      巻: 86 ページ: 1227-1252

    • DOI

      10.3987/COM-12-S(N)79

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-Enzymatic Dynamic Kinetic Resolution of Racemic α-Arylalkanoic Acids: an Advanced Asymmetric Synthesis of Chiral Nonsteroidal Anti-Inflammatory Drugs (NSAIDs)2012

    • 著者名/発表者名
      I. Shiina, K. Ono, K. Nakata
    • 雑誌名

      Catalysis - Science & Technology

      巻: 2 ページ: 2200-2205

    • DOI

      10.1039/c2cy20329d

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A New Method for Production of Chiral 2-Aryl-2-fluorpropanoic Acids Using an Effective Kinetic Resolution of Racemic 2-Aryl-2-fluoropropanic Acids2012

    • 著者名/発表者名
      A. Tengeiji, I. Shiina
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 17 ページ: 7356-7378

    • DOI

      10.3390/molecules17067356

    • 査読あり
  • [雑誌論文] MNBA-Mediated β-Lactone Formation: Mechanistic Studies and Application for the Asymmetric Total Synthesis of Tetrahydrolipstatin2012

    • 著者名/発表者名
      I. Shiina, Y. Umezaki, N. Kuroda, T. Iizumi, S. Nagai, T. Katoh
    • 雑誌名

      J. Org. Chem

      巻: 77 ページ: 4885-4901

    • DOI

      10.1021/jo300139r

    • 査読あり
  • [学会発表] 高選択的な脱水縮合反応の開発ならびに薬理活性化合物の不斉合成研究

    • 著者名/発表者名
      椎名 勇
    • 学会等名
      平成24年度「日本化学会(第30回)学術賞」受賞講演
    • 発表場所
      立命館大学びわこ・くさつキャンパス
    • 招待講演
  • [学会発表] Non-Enzymatic Dynamic Kinetic Resolution of Racemic α-Arylalkanoic Acids

    • 著者名/発表者名
      Isamu Shiina
    • 学会等名
      11th Symposium on Chemical Approaches to Chirality
    • 発表場所
      Tokyo University of Science
    • 招待講演
  • [学会発表] 触媒的不斉縮合反応 - 計算科学による活性化剤の設計と展開

    • 著者名/発表者名
      椎名 勇
    • 学会等名
      日本化学会関東支部講演会「進化する有機分子触媒-その最先端と展望-」
    • 発表場所
      日本化学会7階ホール
    • 招待講演
  • [学会発表] ビシクロ[5.3.0]骨格を含む多置換ラクトン類の不斉全合成

    • 著者名/発表者名
      椎名 勇
    • 学会等名
      第47回天然物化学談話会
    • 発表場所
      阿蘇プラザホテル
    • 招待講演
  • [図書] 「医薬品の不純物を有効成分に変化させる方法の開発(純度は2倍、効果は3~4倍!)」科研費NEWS 2012年度VOL.42013

    • 著者名/発表者名
      椎名 勇
    • 総ページ数
      2
    • 出版者
      文部科学省・独立行政法人 日本学術振興会

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公開日: 2014-07-24  

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