2015 Fiscal Year Annual Research Report
生体分子の１分子レベルでの制御を目指した糖鎖π電子複合中分子の創製
| Project Area | Middle molecular strategy: Creation of higher bio-functional molecules by integrated synthesis. |
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| Project/Area Number |
15H05840
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
羽村 季之 関西学院大学, 理工学部, 教授 (20323785)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | π電子系複合中分子 / π共役ベルト状分子 / イソベンゾフラン / 自己環形成反応 / 高反応性分子 / ジデヒドロイソベンゾフラン / エンド選択的環付加反応 / シクラセン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、π電子系複合中分子創製のための重要な合成ブロックとなるπ共役ベルト状分子の合成を目指した。具体的には、電子供与部位と電子受容部位とを併せ持つイソベンゾフランの“自己環形成反応”によるベルト状構造の構築を立案し、分子内にキノン構造を導入したイソベンゾフランを用いる方法(Route A) と同一分子内に電子受容性のクムレン構造を有するジデヒドロイソベンゾフランを用いる方法(Route B) による二つのアプローチを検討した。その結果、Route Aではキノン部位を導入したイソベンゾフランをコアとして、これを適切な条件で加熱するとエンド選択的な環付加反応が連続的に進行し、ベルト状構造の構築が可能であることを明らかにした。この反応では、イソナフトフラン構造にキノン部位を導入した分子を出発物質にすれば、“自己環形成反応”によって、より縮環数の大きなベルト状構造の構築が可能であることも分かった。一方、Route Bでは初期的な検討として、新規高反応性分子であるジデヒドロイソベンゾフランの発生を試みたところ、ジブロモイソベンゾフランを前駆体として、これにアルキルリチウムを作用させると、ハロゲン-金属交換と引き続くリチウムブロミドの脱離が連続的に進行し、ジデヒドロイソベンゾフランが効率良く発生することを明らかにした。また、この反応を捕捉剤の共存下で行うと、[2+4]環付加反応によって高度に縮環されたイソベンゾフランを得ることができた。このようにして得られるイソベンゾフランは、捕捉剤としての利用が可能であり、新たに発生させたジデヒドロイソベンゾフランとの環付加反応によって、骨格を自在に伸長できることを明らかにした。この知見は、様々な縮環数を有するベルト状構造構築のための有用な知見である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
同一分子内に電子受容部位を持つイソベンゾフランをコアとする反応集積化を駆使して、ベルト状中分子の合成が実際に可能であることを見出すことができたため。
今年度は研究計画案にある通り、分子内にキノン構造を導入したイソベンゾフランを用いる方法 (Route A) と同一分子内に電子受容性のクムレン構造を有するジデヒドロイソベンゾフランを用いる方法 (Route B) の二つを検討した。まず、Route Aではイソベンゾフランを用いた “自己環形成反応”を駆使してベルト状分子の合成を試みた。反応設計の指針は、同一分子内のフラン環部位とキノン部位との連続的な環付加反応によって、高次縮環構造を一挙に構築するというものである。この際、(1) 速度論的支配によるエンド選択性、(2) 熱力学的な支配によるエキソ選択性、の二つの反応様式を反応条件の選択によって使い分け、さまざまな縮環数を持ったベルト構造の構築を試みた結果、イソベンゾフランを加熱条件すると、エンド選択性に基づく二量化が進行し、ベルト状分子が収率良く得られることが分かった。一方、Route Bではハロゲン原子と脱離基を隣接位に持つイソベンゾフランに有機金属種を作用させ、ハロゲン-金属交換と引き続く金属ハライドの脱離によるジデヒドロイソベンゾフランの発生を試みたところ、n-BuLi及びPhLiが有効な反応剤であることを明らかにした。この際、反応系内にイソベンゾフランを加えて反応を行うことによって、ジデヒドロイソベンゾフランを逐次的に捕捉できることを見出した。この結果は、縮環数の異なる多様なベルト状構造を合成するための重要な知見である。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに、電子受容部位を組み込んだイソベンゾフランの自己環形成反応によってベルト状構造の構築が可能であることを明らかにしている。今後、この反応に及ぼす出発物質の縮環数や置換基効果について詳しく調べ、望みの縮環数を持ったベルト状分子を自在に合成するための指針を得る。特に、イソベンゾフランよりもπ共役系が拡張されたイソアセノフランを出発物質とする場合、その構造的特徴によりイソアセノフランの反応性の制御が課題となる。そこで、イソアセノフランの効率的な発生法と捕捉条件について集中的に検討する。また、自己環形成反応によって種々の中空空間を持ったベルト状分子を網羅的に合成し、これらの芳香族化によるシクラセンキノンへの誘導化を試みる。この際、X線結晶構造解析を用いてベルト状構造の構造的特徴を明らかにし、中空空間の合成的利用についても検討する。
さらに、糖鎖-π電子ハイブリッド中分子の合成のための足がかりとしてポリアセン系分子への官能基化についても検討を開始する。既に我々は、アラインとイソベンゾフランの連続的な環付加反応を利用して置換ペンタセン誘導体が合成できることを見出している。そこで、このアプローチによって構築できる種々の多環式芳香族化合物の酸素架橋部位やカルボニル炭素を足掛かりとした求核的な複合化や芳香環を利用した求電子的な複合化を駆使して、ポリアセン構造への糖鎖の選択的導入を検討する。糖鎖分子としては、ガラクトース含有糖鎖を用いて複合中分子の合成を検討する。将来的にはレクチンを標的とする酸化・還元部位を介したレクチンの構造変化と機能調節を可能にする高次生物機能の創出を目指す。
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Research Products
(8 results)
