2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K18843
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| Research Institution | Kobe Pharmaceutical University |
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Principal Investigator |
高木 晃 神戸薬科大学, 薬学部, 特任助教 (00758980)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ベンザイン / 位置選択性 / ホウ素 / 計算化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請研究はホウ素が置換したベンザインを用いた反応における反応位置を、理論と計算を相補的に活用して制御することを目的とした研究である。当該年度は研究実施計画に基づき大きく２つの結果を得た。
１．計算化学による反応選択性の予測と実証：銅触媒を用いたホウ素置換ベンザインとアルキン、アルキルハライドの三成分連結反応における位置選択性の制御に取り組んだ。まず、先行研究における三成分連結反応の位置選択性発現機構について、計算化学を利用することで解明を試みた。その結果、選択性の発現にはホウ素上の保護基とアルキンのπ電子が反発が大きく関与していると考察した。そのため、ホウ素上の保護基を適切に選択することで選択性の制御が可能となると考え、立体効果や電子的効果の異なる保護基（８種類）を用いて同様の計算を行ったところ、1,8-ジアミノナフタレン(dan)を保護基として用いた場合に従来のピナコール(pin)を保護基とした反応と選択性が逆転することが明らかとなった。そこで実際にdanを保護基としたホウ素ベンザインを発生させて反応を行ったところ、計算結果と同様に選択性が逆転する結果が得られた。
２．水素結合を利用した選択性の制御：先行研究にてホウ素置換ベンザインとアミン類の求核付加反応において、溶媒を種々変更することで反応位置選択性が変化すること、配位性の高い溶媒を用いることでオルト選択性が向上することは明らかとなっていた。そこで更なる条件を変更することで、メタ体を優先的に得る手法を開発することとした。検討の結果、溶媒としてピリジンを用いた場合にメタ体が優先的に得られることがわかったが、収率に問題が残されていた。ベンザインの発生法に配位性の強いフッ化セシウムを用いる代わりに炭酸セシウムを用いると収率の向上が見られた。反応条件と水素結合との関係性については現在調査中である。
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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
本年度は当初の計画とは順番が異なり、まず計算化学の有用性を示すために計算化学を利用した選択性予測を取り入れた研究を重点的に行った。これにより、ホウ素置換ベンザインを用いた反応の選択性予測にも広く計算化学が利用できるであろうことが判明したため、今後の研究を円滑に進めるための有力な情報が得られた。また、求核付加反応についても選択性・収率の問題が改善されたため、基質や官能基の汎用性を調べることで選択性制御を行うことができると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２８年度はホウ素の保護基の嵩高さや水素結合を利用した選択性制御を行った。平成２９年度は前年度得られた結果の基質一般性を確かなものとする（計画①、②）のと同時に、前年度とは異なる性質を利用した選択性制御（計画③、④）に取り組み、反応の種類に応じて自在に選択性制御が可能であることを示す予定である。
①計算化学による選択性制御のデザイン
②求核付加反応における基質および官能基一般性の検討
③ホウ素上の保護基を配位子として利用した金属触媒反応
④ホウ素の平面とボレートの立体を利用した三次元的な嵩高さの制御
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| Causes of Carryover |
初年度は計算化学に重点をおいて研究を遂行したため、計算用のパソコンの購入と選択性予測のための計算に当初計画より予算と時間を費やした。そのため、実験に必要な高額な反応装置を購入しなかったことや、実際に用いるガラス器具、試薬の購入が予定より少なかったことが理由である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の計画遂行に必要であるため、当初購入予定であった反応装置やガラス器具、試薬の購入に使用する。次年度使用予定であった予算も計画どおりに遂行するため当初通りに使用する予定である。
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