カルボン酸を特異的に認識・活性化する触媒反応の開発とその応用

特异性识别和活化羧酸的催化反应的进展及其应用

• 批准号: 16H02604
• 负责人: 竹本 佳司
• 金额: $ 28.62万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-01 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16H02604/
• 关键词: 不斉合成; ボロン酸触媒; アミノチオウレア触媒; カルボン酸; 共役付加反応; 付加環化反応; ハイブリッド触媒; 水素結合; 触媒; 合成化学; チオエステル; 不斉合成; ボロン酸触媒; アミノチオウレア触媒; カルボン酸; 共役付加反応; 付加環化反応; ハイブリッド触媒; 水素結合; 触媒; 合成化学; チオエステル

カルボン酸は極性が高い酸性官能基を有することから、反応基質として直接使用されることは稀であり、触媒研究で唯一残されている未開拓分野である。カルボン酸の触媒反応の開発を目指し、水素結合・イオン結合・配位結合による三重の活性化が期待できるボロン酸-チオ尿素ハイブリッド触媒を設計した。不飽和カルボン酸へのヘテロマイケル付加反応と付加環化反応に対する反応加速効果と立体選択性を指標として不斉ハイブリッド触媒の有効性を調査した。不飽和カルボン酸への直接的な不斉マイケル反応は未開拓な反応である。そこで不斉アザマイケル付加反応を検討した。新規触媒として、水素結合供与部にN-Boc基、スルホニル基、ウレア、チオウレアを有する種々のアミノアリールボロン酸触媒を10種類合成した。それぞれの触媒に対して、クロトン酸をモデル基質として、溶媒、濃度、温度、求核剤など反応条件の最適化をしたところ、チオウレアとボロン酸からなるハイブリッド触媒が有効であることが判明した。特に四塩化炭素中、室温下、ヒドロキシルアミン誘導体（BnONH2）を作用させることで、高エナンチオ選択的に目的のアザ・マイケル付加体が得られた。さらにこの反応には、MS4Aと芳香族カルボン酸の添加が高収率および高いエナンチオ選択性に必須であることを明らかにした。次に、付加環化反応として、Diels-Alder反応を上記の不斉触媒を用いて検討した。基質としてボロン酸触媒への配位が可能なアクリル酸と2,4-ペンタジエノールの反応を精査した結果、使用する溶媒により反応速度が異なること、共役付加反応とは異なりMS4Aの添加は必要ではないことなどを見出した。現時点では収率はまだ低い段階にあるが、幾つか有益な知見が得られたことから、不斉触媒と反応条件をさらに精査することで収率とエナンチオ選択性を向上できると考えている。

由于羧酸具有高极性酸性官能团，因此很少直接用作反应性底物，并且是催化研究中唯一剩下的未开发的场。为了开发羧酸的催化反应，我们设计了一种硼酸硫脲混合催化剂，可以预期通过氢键，离子键合和配位键合三倍地激活。使用反应加速度效应和对异性甲基添加的立体选择性和对不饱和羧酸的环加成反应进行了反应加速效应和立体选择性研究，研究了不对称杂化催化剂的有效性。对不饱和羧酸的直接不对称迈克尔反应是未开发的反应。因此，我们研究了不对称的Azamichael添加反应。具有N-BOC组的十种氨基酸氢核酸催化剂，磺酰基组，尿素和硫代也被合成为新催化剂。当针对每种催化剂优化反应条件时，使用子酸作为模型底物，例如溶剂，浓度，温度和亲核试剂，并优化了由硫脲和硼酸组成的杂交催化剂，发现有效。特别是，通过在室温下与四氯化碳中的羟胺衍生物（BNONH2）作用，获得了高度对映选择靶标AZA-Michael Arduct。此外，据显示，MS4A和芳香族羧酸的添加对于高产量和高产量和高对映选择性至关重要。接下来，作为环加成反应，使用上述不对称催化剂研究了Diels-Alder反应。在对丙烯酸和2,4-戊二醇之间的反应进行了彻底检查（可以与硼酸催化剂作为底物协调的丙烯酸之间的反应）之后，我们发现反应速率取决于所使用的溶剂，并且与共轭添加反应不同，MS4A是不需要的。尽管目前的产量仍处于低阶段，但我们认为，通过一些有用的发现，对不对称催化剂和反应条件的进一步审查可以提高产量和对映选择性。