2016 Fiscal Year Annual Research Report
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15H03802
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
大熊 毅 北海道大学, 工学研究院, 教授 (50201968)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 触媒的不斉合成 / 不斉水素化反応 / 不斉異性化反応 / 不斉シアノ化反応 / 部分水素化反応 / ルテニウム錯体 / エナンチオ選択性 / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は世界最高水準の効率と立体選択性を示す触媒反応の開拓を目的とする。
１．不斉水素化: 1) Ru/PICA型触媒を構造最適化し、種々の置換様式をもつγ-ケトエステルの不斉水素化で、基質:触媒:塩基=500:1:3.5、水素8気圧、室温の条件でヒドロキシエステルを最高99% eeで、基質:触媒=500:1、塩基(50 mM)、水素20気圧、40 °Cの条件でジオール類を最高99% eeで合成した。基質:触媒=5000:1でも反応は完結した。2) Ru/ジアミン型触媒を構造最適化し、アセトフェノン N-ベンジルイミンの不斉水素化で、基質:触媒=5000:1の条件で対応するアミンを95% eeで得た。
２．不斉異性化: TolBINAPとN,N-ジブチル-1,2-ジアミンを配位子とするRu錯体触媒によるγ,γ-二置換アリルアルコールのアルデヒドへの不斉異性化において基質一般性の検討を行い、成功例のない脂肪族アリルアルコールを含む多様な基質で>99%の光学収率を達成した。
３．不斉シアノ化: 1) Ru-Li複合金属触媒を用いてアルキニル末端に水素、アリール基等が、カルボニル部にアルキル基が置換したアルキニルケトン類の不斉シアノ化を検討し、触媒回転数(TON)=1000、97%の光学収率を達成した。2) XylBINAPとバリンを配位子とするRu-Li複合触媒を用いてアルキニル末端に水素、アルキル基等をもつアルキニルイミノエステルの不斉シアノ化を検討し、TON=500、98%の光学収率を達成した。
４．部分水素化: 均一系Pdナノ粒子を触媒とするアルキン類の部分水素化を検討した。n-Bu4NBH4を添加剤とし、ジフェニルアセチレンから(Z)-アルケンをTON=10,000、98%の選択性、フェニルアセチレンから末端アルケンをTON=40,000、98%の選択性で得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究者独自のRu/ジアミン型触媒、Ru/PICA型触媒、Ru-Li複合金属触媒、および均一系Pdナノ粒子触媒を構造最適化し、不斉水素化反応、不斉異性化反応、不斉シアノ化反応、部分水素化反応において、従来の触媒では為し得なかった高効率、高エナンチオ選択性、官能基選択性、基質一般性を達成した。いずれの反応においても当初の計画以上の成果が得られている。
不斉水素化: Ru/PICA型触媒によるγ-ケトエステルの不斉水素化において、計画(>98%)を上回る>99%の選択性で対応するヒドロキシエステル(含ラクトン)とジオールを作り分けることに成功し、さらにその反応において目標を凌駕する触媒回転数(TON) = 5000(計画500)、鏡像体過剰率(ee) 99%(計画>95%)を達成した。N-ベンジルイミンの不斉水素化でも触媒回転数(TON) = 5000(計画1000)、95% ee(計画>95% ee)を達成した。
不斉異性化: Ru/ジアミン型触媒によるγ,γ-二置換アリルアルコールの不斉異性化では、成功例のない脂肪族アリルアルコールを含む多様な基質で>99%(計画>95%)の光学収率を達成した。基質適用範囲も想定以上である。
不斉シアノ化: Ru-Li複合金属触媒を最適化し、アルキニル末端に水素、アルキル基、アリール基等が置換した多様なアルキニルケトン類の不斉シアノ化で計画以上のTON=1000(計画500)、97% ee(計画>95% ee)を達成した。基質適用範囲も想定以上である。アルキニルイミノエステルの反応においても想定以上の基質一般性と光学収率98%を達成した。
部分水素化: 新規均一系Pdナノ粒子触媒によるアルキン類の部分水素化で、目的のアルケンをTON=40,000、98%の選択性で得た。計画ではTON = 10,000、>98%の選択性である。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究は極めて順調に進行しており、期待以上の成果が得られている。計画変更の必要性は認められない。以下に今後の推進方策を示す。
不斉水素化: 1) 最適化したRu/PICA型触媒を用い、β－, δ-, ε-ケトエステル類およびアシル安息香酸エステル類等の不斉水素化を検討する。触媒回転数(TON) = 500、鏡像体過剰率(ee) >95%の達成を目指す。得られたエナンチオおよび官能基選択性の知見を基に応用展開を図る。2) 最適化したRu/ジアミン型触媒と反応条件を用い、N-ベンジルイミンの不斉水素化に関して基質一般性の検証を行う。
不斉異性化: 比類無く高い反応性とエナンチオ選択性を示す本不斉異性化反応の機構解明研究を行う。同位体標識実験等を詳細に行い、Ru/ジアミン型触媒のジホスフィンおよびジアミン配位子の役割を明らかにする。
不斉シアノ化: 1) 最適化したRu-Li複合金属触媒を用い、CH2OR、CH(OR)2、CO2R等の官能基をもつアルキニルケトン類の不斉シアノ化を検討する。TON=500、>95% eeの達成を目指す。達成すれば、これまでにない広範な基質適用範囲となる。2) Ru-Li複合金属触媒を用いるイミノエステルの不斉シアノ化において、アルケニルイミノエステル等に基質検討範囲を拡大する。TON=200、>95% eeの達成を目指す。1)と2)で得られた光学活性シアノ化生成物を用いる有用物質合成にも展開する。
部分水素化: 新規均一系Pdナノ粒子を触媒とするアルキン類の部分水素化において、最適化した条件下、アルキル基、シリル基等の置換した内部および末端アルキン基質の検討を行う。
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Research Products
(18 results)
