多機能有機分子触媒の開発と不斉ドミノ反応への応用

2015 年度 実績報告書

• 研究領域: 有機分子触媒による未来型分子変換
• 研究課題/領域番号: 26105737
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 滝澤 忍 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50324851)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 有機分子触媒 / 不斉触媒 / 不斉反応 / ドミノ反応 / 複素環化合物 / 酸塩基型触媒 / ルイス塩基 / ブレンステッド酸

研究実績の概要

申請者は、二核バナジウム触媒や酸塩基有機分子触媒などの多機能不斉触媒の開発に成功している。本触媒を2-ナフトールのホモカップリング反応やエノンとカルボニル化合物との炭素－炭素結合形成反応である森田-Baylis-Hillman(MBH)反応に適用すると高効率で反応が進行する。触媒を構成する複数の活性化部位による基質の多点配向制御が重要な役割を担っており、酵素的作用機序を持つ触媒として数多くの知見を得ている。
本研究では、基質の活性化に金属を必要としない高活性な多機能酸塩基有機分子不斉触媒を創製と、開発した触媒を用いてMBH反応を基盤とする不斉ドミノ反応を開発を行った。医薬品原料や生物活性天然物の母格となる多置換・多官能性キラル有機化合物群の安全で効率的かつアトムエコノミカルな合成法の確立を目指した。反応基質の活性化に金属を用いずに二重活性化機構で反応を促進する不斉触媒の開発に取り組み、aza-MBH反応に有効な多点制御型不斉有機分子触媒の開発に成功した。触媒内に適切に配置した有機官能基のブレンステッド酸とルイス塩基部位が協調的に基質を活性化することで効率的に反応を促進することを突き止めた。
aza-MBH反応の生成物は高度に官能基化されたβ-アミノ酸誘導体であるため、高活性な金属触媒を使用した場合、生成物との副反応など反応制御が難しく、ドミノ反応への展開は困難であった。研究の結果、これまで報告例のなかった不斉aza-MBH型ドミノ反応の開発に、穏和な条件下で官能基選択的に反応を促進可能な多点制御型有機分子触媒を適用することで、医薬資源として有用な多置換・多官能性化合物を高立体選択的かつ簡便に合成することに成功した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] アーヘン工科大学/ビーレフェルト大学(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: アーヘン工科大学/ビーレフェルト大学
• [雑誌論文] Enantioselective organocatalytic oxidation of ketimine (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Takizawa, K. Kishi, M. A. Abozeid, K. Murai, H. Fujioka, H. Sasai
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem. 巻: 14 ページ: 761-767
  • DOI: 10.1039/C5OB02042E
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pd-catalyzed enantioselective intramolecular α-arylation of α-substituted cyclic ketones: Facile synthesis of functionalized chiral spirobicycles (2015)
  • 著者名/発表者名: L. Fan, S. Takizawa, Y. Takeuchi, K. Takenaka, H. Sasai
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem. 巻: 13 ページ: 4837-4840
  • DOI: 10.1039/C5OB00382B
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural features and asymmetric environment of i-Pr-SPRIX ligand (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Takenaka, X. Lin, S. Takizawa, H. Sasai
  • 雑誌名: Chirality 巻: 27 ページ: 532-537
  • DOI: 10.1002/chir.22467
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enantioselective and aerobic oxidative coupling of 2-naphthol derivatives using chiral dinuclear vanadium(V) complex in water (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Sako, S. Takizawa, Y. Yoshida, H. Sasai
  • 雑誌名: Tetrahedron: Asymmetry 巻: 26 ページ: 613-616
  • DOI: 10.1016/j.tetasy.2015.05.002
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pd(II)-catalyzed diastereoselective and enantioselective domino cyclization/cycloaddition reactions of alkenyl oximes for polycyclic heterocycles with four chiral stereogenic centers (2015)
  • 著者名/発表者名: M. A. Abozeid, S. Takizawa, H. Sasai
  • 雑誌名: Tetrahedron Lett. 巻: 56 ページ: 4316-4319
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2015.05.070
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An enantioselective organocatalyzed aza-Morita－Baylis－Hillman reaction of isatin-derived ketimines with acrolein (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Yoshida, M. Sako, K. Kishi, H. Sasai, S. Hatakeyama, S. Takizawa
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem. 巻: 13 ページ: 9022-9028
  • DOI: 10.1039/C5OB00874C
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Phosphine-catalyzed β,γ-umpolung domino reaction of allenic esters: Facile synthesis of tetrahydrobenzofuranones bearing a chiral tetrasubstituted carbon stereogenic center (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Takizawa, K. Kishi, Y. Yoshida, S. Mader, F. A. Arteaga, S. Lee, M. Hoshino, M. Rueping, M. Fujita, H. Sasai
  • 雑誌名: Angew. Chem., Int. Ed. 巻: 54 ページ: 15511-15515
  • DOI: 10.1002/anie.201508022
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Vanadium in asymmetric synthesis: Emerging concepts in catalyst design and applications (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Takizawa, H. Gröger, H. Sasai
  • 雑誌名: Chem. Eur. J. 巻: 21 ページ: 8992-8997
  • DOI: 10.1002/chem.201406444
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Enantioselective organocatalyzed [3+2] annulation via umpolung domino reaction of allenoates (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Kishi, S. Takizawa, Y. Yoshida, S. Mader, M. Rueping, H. Sasai
  • 学会等名: Aachen-Osaka Joint Symposium “Biotechnology and Chemistry for Green Growth”
  • 発表場所: 大阪 日本
  • 年月日: 2016-03-09 – 2016-03-10
  • 国際学会
• [学会発表] Enantioselective organocatalyzed synthesis of tetrahydrobenzofuranones bearing a tetrasubstituted stereogenic center (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Kishi, S. Takizawa, Y. Yoshida, S. Mader, M. Rueping, H. Sasai
  • 学会等名: The 8th Takeda Science Foundation Symposium on PharmaSciences
  • 発表場所: 大阪 日本
  • 年月日: 2016-01-21 – 2016-01-22
  • 国際学会
• [学会発表] Enantioselective organocatalyzed formal [n+2] cycloaddition using allenoates (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Takizawa, H. Sasai
  • 学会等名: PACIFICHEM 2015
  • 発表場所: ハワイ アメリカ
  • 年月日: 2015-12-15 – 2015-12-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Organocatalyzed synthesis of heterocycles bearing a chiral tetrasubstituted carbon center (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Takizawa, K. Kishi, H. Sasai
  • 学会等名: The 13th International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry
  • 発表場所: 京都 日本
  • 年月日: 2015-11-09 – 2015-11-13
  • 国際学会
• [学会発表] Enantioselective organocatalyzed formal cycloaddition reactions based on the aza-Morita-Baylis-Hillman process (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Takizawa, H. Sasai
  • 学会等名: The 39th Naito Conference
  • 発表場所: 北海道 日本
  • 年月日: 2015-07-13 – 2015-07-15
  • 国際学会
• [備考] 大阪大学 産業科学研究所 機能物質化学研究分野
  • URL: http://www.sanken.osaka-u.ac.jp/labs/soc/socmain.html