2014 Fiscal Year Annual Research Report
［５］ヘリセンのらせんキラリティーを基盤とする多角的応用研究
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14J03777
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
山本 耕介 九州大学, 薬学府, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2016-03-31
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| Keywords | ヘリセン / 不斉合成 / 不斉反応 / 不斉配位子 / らせんキラリティー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、らせん状多環式芳香族化合物である[5]ヘリセン分子のらせん構造内部（1位）を官能基化した誘導体の合成、そのらせんキラリティーを活用した不斉反応開発、及び不斉分子認識ツールとしての応用研究を目的としている。以下に得られた結果を記す。
1. 7,8-ジヒドロ[5]ヘリセン骨格を基盤としたホスフィン配位子の合成
当初は[5]ヘリセン骨格を基盤としたホスフィン配位子の合成を計画していた。しかし、[5]ヘリセン型前駆体は光安定性が低いことが判明したため、7,8-ジヒドロ[5]ヘリセン骨格を基盤とした分子設計に修正した。これにより、光安定性が向上し、１位にリン原子を導入したジヒドロ[5]ヘリセン誘導体の合成に成功した。さらに、TADDOL誘導体を光学分割剤とすることで、対応するホスフィンオキシド体のエナンチオマー分離に成功し、続く光学活性ホスフィン体への還元も達成した。続いて、本化合物を不斉鈴木－宮浦カップリング反応の不斉配位子として適用した結果、最高で81% eeのビアリール体を与えた。この結果は、これまで用いることが困難であったヘリセン骨格の1位を不斉反応場として応用した最初の例である。
2. クマリン縮環型ヘリセンの不斉合成法開発
クマリン縮環型ヘリセン誘導体を用いた不斉分子認識を達成するためには、光学活性ヘリセン誘導体の合成が必要不可欠である。そのため、本化合物の不斉合成法開発を検討した。すなわち、クマリン骨格構築の際に不斉触媒を用いることで、基質である[5]ヘリセン誘導体の動的挙動を制御し、光学活性なクマリン縮環型ヘリセン誘導体が得られるものと推測した。実際に、(R)-xyl-BINAP金触媒を用いた環化異性化反応をクマリン骨格構築に適用する事で20%収率、83% eeにて生成物を得ることに成功した。
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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
現段階において、当初の計画である[5]ヘリセン型ホスフィン分子の合成は達成していないが、１位への置換基導入に伴う物性変化に関する知見は、今後[5]ヘリセン骨格の応用研究を展開するにあたり、有益な情報であると考える。本年度は、この知見を分子設計にフィードバックすることで、らせん不斉を有する新たな光学活性ホスフィン配位子の合成に成功した。また、本配位子を鈴木－宮浦カップリング反応した結果、不斉配位子として機能する事を明らかとした。
クマリン縮環型ヘリセン誘導体に関しては、本年度の研究計画とは多少異なるものの、光学活性クマリン縮環型ヘリセンの合成に成功した。本成果により、種々の光学活性クマリン縮環型ヘリセン誘導体を簡便に合成することが可能になると期待できる。このため、分子認識ツールへの応用展開への迅速化が図れると考える。一方で、1-ヒドロキシ[5]ヘリセンの光学分割剤としての応用を計画していたが、上記の研究に対し重点を置いたため、本年度は特筆した成果を挙げる事は困難であった。しかし、本化合物については既に光学分割に成功しているため、今後迅速に遂行する事が可能だと考える。上記の理由から、おおむね順調に進行していると評価する。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の成果として、ジヒドロ[5]ヘリセン骨格を有するホスフィン配位子が不斉配位子として機能する事を見出した。今後、リン上置換基の異なる配位子群の創出を行い、鈴木―宮浦カップリング反応における基質適用範囲の精査、及び化学・不斉収率の向上を検討する。また、本配位子による不斉誘起メカニズムの解明を目的として、計算化学を用いたアプローチを行う。さらに、他の反応系への適用を行い、本配位子の有用性を検証する。ジヒドロ[5]ヘリセン骨格を起点として[5]ヘリセン型ホスフィン配位子の合成を検討し、その安定性を明らかとする。その後、不斉反応への適用を行い、ジヒドロ体用いた場合の結果との比較から、骨格の違いが反応系に与える影響の解明を目指す。
クマリン縮環型ヘリセンに関しては、不斉合成法の開発に成功したものの、低収率である問題が残されている。反応条件を精査する事で、収率及びエナンチオマー過剰率の向上を目指す。また、本手法を他のクマリン縮環型ヘリセン誘導体合成に適用し、光学活性ヘリセン誘導体ライブラリーの拡充、及び不斉分子認識ツールとしての応用研究を推進していく。光学分割に成功している1-ヒドロキシ[5]ヘリセンの、光学分割剤としての応用研究を引き続き検討していく。
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