Development of molecular transformation based on generation of higher ordered dipolar species utilizing 1,3-dipoles

基于利用 1,3-偶极子生成更高阶偶极物种的分子转化的发展

基本信息

批准号：
21K05050
负责人：
宇梶裕
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は，1,3-双極子を原料として高次双極性化学種を創生し，その高次化学種を活用する革新的分子変換法を開発することを目的とする。1,3-双極子による協奏的[3+2]付加環化反応は，有用で信頼性の高い複素5員環合成法であり，高い原子効率のために医薬品等の高機能性物質合成に広く利用されるが，複素5員環合成以外への適用には限界があった。本研究では，1,3-双極子単独ではなく，カルベンおよびカルベン型化学種という異なる機能をもつ化学種との融合による協働・重奏化，の基本コンセプトのもと，1,4-双極子を始めとした高次双極性化学種を創生すること，創生した反応活性な高次双極性化学種を活用する多様な分子変換プロセスを開発することを究極の目標としている。1,3-双極子とイソシアニド，硫黄イリドについては，それぞれ付加型，挿入型シナジーを実現している。さらに，窒素イリドとみなすこともできるジアゾ化合物においても，協奏化可能という知見を得ている。即ち，イソキノリン骨格を有するN’-アシルアゾメチンイミンとの反応において，ジアゾ酢酸エチルとジアゾメタンを使い分けると反応形式が変わり，付加型反応と環拡大反応が進行しすることを明らかにしている。しかし，ジアゾメタンは毒性が高く，爆発性も有することから，より安全な手法の開発が求められていた。種々検討の結果，毒性，爆発性が抑制されたトリメチルシリルジアゾメタンを用いると，同様の環拡大反応が進行することが明らかとなった。特に共溶媒としてメタノールを添加すると穏やかに反応が進行することを見出した。さらに基質であるN’-アシルアゾメチンイミンを３回程度に分割して加えることにより，収率向上を実現することができた。一方，1,5-双極子への展開を目指し，1,5-双極子発生を示唆する知見を得ることができた。

本研究的目的是使用1,3-偶极子作为原材料来创建高阶偶极化学物种，并开发利用这些高阶化学物种的创新分子转化方法。使用1,3-偶极子的协同[3+2]环加成反应是合成五元杂环的有用且可靠的方法，其高原子效率使其适合合成药物等高功能物质。尽管用途广泛，但其在五元杂环合成以外的过程中的应用受到限制。在本研究中，我们基于不单独使用1,3-偶极子，而是将它们与具有不同功能的卡宾和卡宾型化学物种结合的基本概念，重点使用1,4-偶极子，最终目标是创建高阶偶极化学物质，例如，并开发利用所创建的反应性高阶偶极化学物质的各种分子转化过程。对于1,3-偶极子、异氰化物和硫叶立德，分别实现了加成型和插入型协同作用。此外，我们还了解到，重氮化合物（可被视为氮叶立德）也可以同时合成。即，可知在与具有异喹啉骨架的N'-酰基偶氮甲亚胺的反应中，选择性地使用重氮乙酸乙酯和重氮甲烷时，反应形式发生变化，进行加成反应和扩环反应。然而，由于重氮甲烷具有剧毒和爆炸性，因此需要开发一种更安全的方法。各种研究的结果表明，当使用具有抑制毒性和爆炸性的三甲基甲硅烷基重氮甲烷时，会发生类似的扩环反应。特别是，发现当添加甲醇作为共溶剂时，反应进行缓慢。此外，通过分三份左右添加底物N'-酰基甲亚胺，可以提高收率。另一方面，为了扩展到1,5-偶极子，我们获得了暗示1,5-偶极子生成的发现。