| 研究課題/領域番号 |
25460008
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
生長 幸之助 東京大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (00583999)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | C-H活性化 / 酸化 / 酸素 / 配向活性化基 / 分子認識 |
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| 研究実績の概要 |
本研究提案では「遠隔位sp3炭素-水素結合を標的とした酸化的化学変換」を進行させる新規合成触媒の開発を主目的とする。研究代表者は前年度までに、新規N-オキシルラジカル配向活性化基をアルコール基質と結合させることで、活性化難度の高い非環状メチレンなどのC(sp3)-H結合をヒドロキシ基γ位/δ位選択的に酸素酸化する事に成功した。今年度は前年度までの成果をさらに発展させるべく、以下の研究課題に取り組んだ。
①より多様な官能基を備える基質への適用確認：従来のC(sp3)-H酸化条件では許容されないオレフィン、アルキン、インドール、ホウ酸エステル、アセタール部位などを有する基質においても、本法の優れた官能基許容性を実証することが出来た。
②ヒドロキシ基γ/δ位より遠隔位のC(sp3)-H酸素酸化：配向活性化基に剛直構造を組み込んで直鎖アルコールとオキシルラジカルの相対位置を変えることで、酸化の位置選択性スイッチングを試みた。しかし予想外に、配向活性化基の不安定性に悩まされることになった。ごく最近、比較的丈夫な構造を見いだせたため、これを元に検討を続けていく予定である。
③配向活性化基の触媒的活用：可逆的基質認識部位と配向活性化基を結びつけて使用し、位置選択的C(sp3)-H酸素酸化反応を触媒的に進行させることを試みた。認識部位としては酸化耐性をもつトリフルオロメチルケトンに着目した。数種の触媒を合成して酸素酸化に用いたが、想定通りの選択性で酸化を進行させることには未だ成功していない。今後は分子認識部位の結合力・リンカー構造のチューニングを重点的に行っていく予定である。
今年度は、前年度の成果をまとめあげ、原著論文として投稿した。また③の検討過程でフルオロアルコールからトリフルオロメチルケトンへの優れた酸素酸化触媒系も見いだすことができ、こちらも原著論文として投稿することが出来た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
前年度掲げた推進方策として、①配向活性化基の構造修飾による位置選択性のスイッチング ②配向活性化基の触媒的活用 の2点がある。
しかしながら①②の基盤となる成果を論文としてまとめるための投稿前データ収集に、予想よりも長時間を費やしてしまい、①②ともに取り組みは比較的遅れ気味である。
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| 今後の研究の推進方策 |
前年度と同様に ①配向活性化基の構造改変による位置選択性のスイッチング ②配向活性化基の触媒的活用 を達成すべき2大目標に据えて、研究を遂行していく。
①については構造的複雑度を増した配向活性化基の化学的不安定性が予想外に大きな問題となっており、解決に時間を要している。しかし比較的丈夫な骨格がごく最近見いだされ、解決の糸口が見えつつある。②については基質認識部位およびそれを配向活性化基と結びつけるリンカー構造の最適化という２パラメータの同時最適化が必要となるため、完成までには今後とも検討を要すると考える。
研究の方向性と戦略は明確であるため、引き続き大きな方針転換無く進めていく所存である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
配向活性化基の機能実証には成功しているが、触媒化に向けての課題解決は高難度であり、次年度以降も引き続き多種多様な触媒構造を合成して検討して行く必要があると判断した。主に消耗品相当額を次年度使用分に割り当てたいと考える。
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| 次年度使用額の使用計画 |
共通機器として利用している合成化学研究に必須となる分析機器類（核磁気共鳴装置、質量分析装置、赤外分光装置など）、真空ポンプなどの定期メンテナンス費、修理費、有機合成研究における消耗品（薬品類、溶媒、不活性ガス、ガラス器具、手袋などの保護具）はルーチンの実験環境維持に必須となるため、計上した。国内学会、国際学会出席目的の旅費、論文別刷、英文校閲費（その他の項目）なども前年度同様に計上する。
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