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开发的角度来看，开发优异的催化剂非常重要，因为它能够实现过去未实现的分子转化，开辟新的化学空间。特别是，如果能够将自然界中存在的与酶一样优异的催化剂功能融入到人造低分子催化剂中，我们就有望开发出超越天然催化剂功能的新型人造催化剂。在这项研究中，我们重点关注催化空腔，它高度控制反应场，这是酶催化剂高活性的一个因素，并开发了包含空腔结构的复合催化剂。通过使用这种催化剂系统，我们的目标是构建无法使用传统方法合成的分子。在这个研究项目中，我们认为，通过催化剂空腔的设计诱导链状底物折叠，以前很难形成七元环内酯。由于反应位点彼此靠近，通过直链底物环化形成 5 元环和 6 元环内酯很容易进行。相比之下，七元环内酯的合成通常被认为是困难的，因为底物反应位点位置较远。此外，还存在分子间反应作为主要副反应一起发生，导致目标产物的收率降低的问题。为了解决这些问题，我们通过引入空腔结构来合成所需的七元环内酯，该结构将底物分子折叠成异质双核金属配合物，同时激活并使反应位点更靠近。此外，通过进一步优化配体结构，他们能够抑制分子间反应并高产率地获得所需的产物。

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