Photosynthetic Electron Transfer Catalyzed Steroid Frameworks Synthesis

光合电子转移催化类固醇框架合成

基本信息

批准号：
21J12556
负责人：
中山海衣
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J12556/
关键词：
有機光反応有機電解電子移動酸化還元反応スピロ環炭素-窒素結合形成有機電解反応光触媒反応有機電子移動反応 DDQ光触媒酸化チタン光触媒カーボンフェルト電極電解アレーンC-Hアミノ化スピロ環合成

项目摘要

植物の光合成では、水や二酸化炭素といった単純化合物から糖などの複雑骨格化合物が合成されている。光合成で利用される主なエネルギーは、太陽から得られる光エネルギーであることから、有機化学反応として理想的な合成手法であるとして、光合成模倣による有機合成が広く研究なされてきた。光合成においてキーとなる反応機構は、光エネルギーによって引き起される電子移動であり、酸化還元反応によって水や二酸化炭素に活性が付与される。光合成模倣では電子移動の制御が重要であることから、光触媒反応や電解合成が光合成模倣の有機合成として注目されてきた。我々はこれまで、光触媒や電解を用いて反応開発を行ってきていることから、これらの光合成模倣手法を医薬品や天然物合成において重要なステロイド骨格の合成に適用可能であると考え、ステロイド骨格合成に通ずる持続可能な新規有機反応の開発を目的として、研究を行った。酸化チタン光触媒、2,3-dichloro-5,6-dicyano-p-benzoquinone（DDQ）光触媒、Carbon Felt（CF）電極を用いて反応開発を行い、様々な環骨格形成反応及び炭素-窒素結合形成反応を新たに報告した。酸化チタン光触媒及びCF電極を用いた反応では、スピロ環骨格形成でそれぞれの手法において異なる反応性を示し、電子移動触媒の使い分けで目的物を高い収率で得ることに成功した。4員環形成反応では、CF電極電解で目的物が全く得られなかったことから、本反応における酸化チタン光触媒の有用性を示すことができた。DDQ光触媒反応では、従来不可能であった添加剤無し条件での芳香環炭素-窒素結合形成に成功し、新たな光反応手法の構築を達成した。以上の成果は、複数の環や官能基を持つステロイド骨格合成に適用することが可能であり、光合成模倣による新たな合成手法開発に繋がる。

在植物的光合作用过程中，复杂的骨架化合物（例如糖）是由简单的化合物（例如水和二氧化碳）合成的。由于光合作用所使用的主要能量是从太阳获得的光能，因此模拟光合作用的有机合成作为有机化学反应的理想合成方法已被广泛研究。光合作用的关键反应机制是光能诱导的电子转移，并通过氧化还原反应赋予水和二氧化碳活性。由于电子转移的控制在光合作用模拟中很重要，因此光催化反应和电合成作为模拟光合作用的有机合成而引起了人们的关注。由于我们已经开发了使用光催化剂和电解的反应，我们相信这些模拟光合作用的方法可以应用于类固醇骨架的合成，这对于药物和天然产物的合成很重要。我们进行研究的目的是开发新的可持续的产品。会导致有机反应。我们开发了使用氧化钛光催化剂、2,3-二氯-5,6-二氰基-对苯醌（DDQ）光催化剂和碳毡（CF）电极的反应，以及各种环骨架形成反应和碳-氮键形成A。报道了新的反应。在使用二氧化钛光催化剂和CF电极的反应中，每种方法在螺环骨架形成方面表现出不同的反应性，并且我们通过使用不同的电子转移催化剂成功地以高收率获得了目标产物。在四元环形成反应中，CF电极电解没有得到目标产物，证明了氧化钛光催化剂在该反应中的有用性。在DDQ光催化反应中，我们成功地在没有添加剂的情况下形成芳环碳氮键，这在以前是不可能的，实现了新的光反应方法的构建。上述结果可应用于具有多环和官能团的类固醇骨架的合成，从而开发出模仿光合作用的新合成方法。