2016 Fiscal Year Research-status Report
高反応性化学種を駆使した極性転換戦略による高歪み抗がん活性天然物の合成研究
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15K17856
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
谷本 裕樹 奈良先端科学技術大学院大学, 物質創成科学研究科, 助教 (00581331)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ニトロソアレン / 中員環形成 / 複素環合成 / 極性転換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はニトロソアレンとカルボニル化合物との反応によるヘテロ環状ニトロンの合成、並びに本課題の応用である分子内反応による不飽和結合含有ヘテロ小～中員環骨格の構築を行った。
前年度までの成果をもとに高い反応性を持つニトロソアレンとカルボニル化合物を反応させたところ、これまでの化学種ではみられない独特の反応性を示し、単純な合成法では得られない複雑な複素環状ニトロン分子を得た。ニトリルやエステル、ケトンとでもその化学種に応じて異なる種類の環状ニトロンを与えることが明らかとなった。環状ニトロンは複雑分子の合成に用いられる化合物であり、当初の研究から想定していなかった成果ではあるが、複雑分子合成におけるニトロソアレンの新しい利用法を提案することができた。また、この検討により、エステル類の置換基が、付加反応の位置選択性に重要な影響を与えることを見出し、最終目的となる分子内反応における重要な知見を得た。
これらの知見を活かし、分子内反応によるヘテロ中員環の合成を検討した。残念ながらクロスカップリングや異性化反応によるニトロソアレン前駆体の合成ならびに8員環骨格は形成できなかったものの、温和な条件にて迅速に7, 6, 5員環骨格を形成できることを明らかにし、ニトロソアレンを用いることで窒素、硫黄、酸素含有の中～小員環複素環骨格を容易に合成できることが実証された。また、先の結果を受けた検討により、炭素求核剤を用いた炭素環状骨格の形成にも成功した。一方、本研究におけるendo型環化は小サイズの環状骨格程不利になるはずであるが、興味深いことに、ニトロソアレンを用いた本骨格形成では小サイズでもきわめて迅速に環化反応が進行することが分かった。そこで、本研究をさらに環サイズの小さい、これまでの歴史上全く実現しえなかった4-endo-dig型環化の達成を目指し研究を継続している。
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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
当初の目的である2環性骨格は基質合成の問題から達成できなかったものの、芳香族置換基を持ったきわめて嵩高い官能基を有していても、7員環といった中員環合成が達成できていることからおおよその目的は達成できたと考えている。しかし、本研究において、ニトロソアレン類は中員環合成だけでなくきわめて環ひずみの大きい4,5員環といった環状骨格の形成に有効に活用できる可能性が見出されたため、中員環だけでなく小員環における(複素)環骨格形成を実証する必要性が生じた。特に4員環形成は4-endo-dig型環化となり、これはこれまでの歴史上、経験則的には有利な環化といわれながらその実証例が一つも存在しない。そこで、研究当初の中員環高歪み骨格だけでなく、高歪み「小員環」骨格形成における有用性、ならびに4-endo-dig環化の世界初の達成をニトロソアレンを用いて示し、それらと合わせて環状複素環骨格形成の報告を行う必要があると考えたため、期間を延長して研究継続することとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は高歪み「小員環」骨格形成における有用性を示すこと、特に、Baldwin則において有利とされながらこれまで実証例のない4-endo-dig型環化の世界初の達成をニトロソアレンを用いて示す。併せて、計算化学者との共同研究を通じ、その分子内環化の量子力場計算に基づく反応機構解析を行う。これらの研究とすでに達成している中員環(複素)環骨格形成とを合わせて論文報告を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
今年度の研究を通じ、当初目的としていた中員環合成だけでなく、きわめて環ひずみの大きい4,5員環といった環状骨格の形成に、本課題手法が有効に活用できる可能性が見出された。特に4員環形成は4-endo-dig型環化となり、これはこれまでの歴史上、経験則的には有利な環化といわれながらその実証例が一つも存在しないため、実現すれば世界初となる。そこで、高歪み「小員環」骨格形成における有用性、ならびに4-endo-dig環化の世界初の達成をニトロソアレンを用いて、理論科学計算とともに示し、それらと合わせて環状複素環骨格形成の発表・論文を行う必要があると考えたため、期間を延長して研究継続することとした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
4員環構築のための試薬や溶媒、金属触媒などの購入に加え、9月の国際学会をはじめとした国内外における成果発表、ならびに理論科学計算の科学者との共同研究における交通費・日当・渡航費・宿泊費に充てる予定である。
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