触媒的脂肪酸誘導体の遠隔炭素ー水素結合ホウ素化反応

脂肪酸衍生物的催化远程碳氢键硼化

• 批准号: 22KJ0101
• 负责人: 佐藤 美優
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0101/
• 关键词: 協働触媒; 金触媒; 求核付加反応; ラクトン合成; N-ヘテロ環状カルベン

優れた触媒の開発は、従来達成されていなかった分子変換を可能にし、新たな化学空間を切り拓くことができるため医薬品開発や新素材の開発の観点から重要である。とりわけ、自然界に存在する酵素のように優れた触媒の機能を人工的な低分子触媒へと落とし込むことができれば、天然の触媒が有する機能を超えるような新たな人工触媒の開発が期待できる。本研究では、特に酵素触媒の高活性の要因である反応場を高度に制御する触媒キャビティに着目し、キャビティ構造を導入した錯体触媒の開発を行う。そして本触媒系を用いることで、従来法では合成できなかった分子を構築することを目標とする。本研究課題では、触媒キャビティの設計によって鎖状基質折りたたみが誘起することで、従来困難であった7員環ラクトン形成が可能になると考えた。鎖状基質環化による5,6員環ラクトンの形成は反応点同士が近接しているために容易に進行する。これに対して7員環ラクトン合成は基質反応点が遠位に存在しており一般的に困難とされている。また分子間反応が主な副反応として併発し目的物の収率が低下する問題がある。これらの課題に対して、反応点の同時活性化と近接化を行う異種二核金属錯体に対して基質分子を折りたたむようキャビティ構造を導入することで、目的の7員環ラクトンの合成を達成した。また、さらなる配位子構造の最適化によって分子間反応の抑制に成功し、高収率で目的物を得ることに成功した。

从药物开发和新材料的角度来看，出色的催化剂的发展很重要，因为它允许以前没有实现并打开新的化学空间。特别是，如果我们可以将催化剂的功能（例如在自然界中发现的功能）纳入人造的低分子量催化剂，我们可以期望开发出超过天然催化剂功能的新的人造催化剂。在这项研究中，我们将重点关注高度控制反应场的催化剂腔，这是酶催化剂的高活性的原因，并随着腔结构的引入而产生复杂的催化剂。目的是使用该催化剂系统来构建无法使用常规方法合成的分子。在这个研究主题中，我们认为催化剂腔的设计会诱导链条底物的折叠，从而形成了7元环内酯，以前很难。链底物环化形成了5-6元的内酯，因为反应点靠近。相反，由于底物反应点的远端存在，通常认为7元环内酯合成是困难的。另外，分子间反应作为主要反应发生，导致目标产物的产量降低的问题。为了应对这些挑战，我们通过引入一个腔结构来将底物分子折叠到异源的双核金属络​​合物中，从而实现了目标7元的内酯的合成，从而同时激活和接近反应点。此外，通过进一步优化配体结构，成功抑制了分子​​间反应，并以高收率获得了目标产物。

项目成果

7-Exo-dig Hydrocarboxylation of Alkyne-Tethered Carboxylic Acids with Gold-Zinc Cooperative Catalysis

金-锌协同催化下炔键羧酸的 7-Exo-dig 加氢羧化

• 发表时间: 2023
• 作者: Miyu Sato;Vishal Kumar Rawat;Kosuke Higashida;Masaya Sawamura
• 通讯作者: Masaya Sawamura