チオカルボニル化合物の光触媒特性の解明と環境調和型分子変換法の開発

阐明硫代羰基化合物的光催化性能并开发环境友好的分子转化方法

• 批准号: 22H02745
• 负责人: 濱島 義隆
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: University of Shizuoka
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02745/
• 关键词: 光反応; 有機分子触媒; グリーンケミストリー; C-H変換; 還元反応; 光化学反応; 有機光触媒; 硫黄化合物; CH活性化; 水素原子引き抜き; アミン化合物; 還元; ピリジル化; 有機触媒; 水素引き抜き反応

持続可能な医薬品・農薬合成の実現に向け、太陽光を利用する省資源、省エネルギーの化学合成が注目を集め、光酸化還元触媒を用いる様々な分子変換反応が研究されている。これまでは高価な希少遷移金属錯体を光触媒とする例がほとんどであるが、触媒量とはいえ、より安価な光触媒への代替が望ましい。我々は、構造修飾により酸化還元電位を調整しやすい有機分子の光触媒機能を検討している。2021年に光励起性還元作用と水素引き抜き作業という二重触媒作用を示す光触媒として安価なチオ安息香酸 (TBA) を見出し、これを利用してベンジルアミンおよびエーテルのC-Hアリール化反応を開発した。この報告を契機として、当研究室では硫黄を含む分子、特にチオカルボニル構造を有する有機化合物の光励起性還元活性を探索し、医薬品合成への応用を目指した効率的反応の開発に取り組んでいる。初年度は、先行研究で良好な結果を得たベンジルアミンアミン類のC-H活性化の知見をもとに、医薬品及びその合成中間体にしばしば含まれるアリルアミン類の直接的変換法を検討した。アリルアミンのアルファ位C-H結合の結合解離エネルギーはベンジル位のそれとほぼ同程度であるが、ベンジルアミン類と異なり、アリルアミンは報告例が全くなかった。これは既存の方法では副反応が誘発されるためと考えられ、TBAのような穏やかな触媒活性が鍵となる。TBA二重触媒作用をアリルアミンのC-H活性化反応に適用したところ、ベンゼン環またはピリジン環をガンマ位選択的に置換させることに成功した。アリルアミンの窒素上置換基に依存して、N,N-ジアリールアリルアミンを用いた場合はエナミンが高収率で得られる。一方、アミン窒素上がアルキル基で置換されていると生成したエナミンが反応系内で発生するHCNと連続的に反応し、良好な収率で対応するアミノニトリル体が生成されることを見出した。

为了实现可持续的药物和农化合成，利用太阳光的资源和能源节约型化学合成正在引起人们的关注，并且正在研究利用光氧化还原催化剂的各种分子转化反应。到目前为止，大多数情况都使用昂贵的稀有过渡金属配合物作为光催化剂，但无论催化量如何，都希望用更便宜的光催化剂代替它们。我们正在研究有机分子的光催化功能，其氧化还原电位可以通过结构修饰轻松调节。 2021年，我们发现了廉价的硫代苯甲酸（TBA）作为光催化剂，具有光激发还原和夺氢的双重催化活性，并利用其开发了苄胺和醚的C-H芳基化反应。以本报告为契机，我们实验室正在探索含硫分子，特别是具有硫代羰基结构的有机化合物的光激发还原活性，并致力于开发高效反应，旨在将其应用于药物合成。第一年，我们基于苯甲胺的C-H活化知识，研究了药物及其合成中间体中常见的烯丙胺的直接转化方法，该方法在之前的研究中取得了良好的成果。烯丙胺α位的C-H键的键解离能与苄位的C-H键的键解离能几乎相同，但与苄胺不同的是，目前还没有关于烯丙胺的报道。这被认为是因为现有方法会引发副反应，而像TBA这样温和的催化剂活性是关键。当TBA双重催化应用于烯丙胺的C-H活化反应时，我们成功地γ-选择性取代苯环或吡啶环。根据烯丙胺氮上的取代基，当使用N,N-二芳基芳基胺时可以高产率获得烯胺。另一方面，我们发现当胺氮被烷基取代时，生成的烯胺与反应体系中生成的HCN不断反应，并以良好的收率生成相应的氨基腈化合物。

项目成果

静岡県立大学 薬学部 医薬品創製化学分野のホームページ

静冈大学药学院药物发现化学系主页

αケトエステルをアルキル化剤としたチオ安息香酸触媒を用いるベンジルアルコール・アミンのCーH変換反応

以α-酮酯为烷化剂、硫代苯甲酸为催化剂的苯甲醇与胺的CH转化反应

• 发表时间: 2022
• 作者: 佐藤開智;小林史尚;藤田将司;江上寛通;濱島義隆
• 通讯作者: 濱島義隆

可視光照射下チオ安息香酸の二重触媒作用を利用したアリルアミン類の位置選択的官能基化反応の開発

可见光照射下硫代苯甲酸双重催化烯丙胺区域选择性官能化反应的进展

• 发表时间: 2022
• 作者: 藤田将司;渡辺開智;小林史尚;井出貴文;山下賢二;江上寛通;濱島義隆
• 通讯作者: 濱島義隆

可視光照射下チオ安息香酸の二重触媒作用を利用したアミン類の位置選択的官能基化反応の開発

可见光照射下硫代苯甲酸双重催化胺区域选择性官能化反应的进展

• 发表时间: 2022
• 作者: 藤田将司;渡辺開智;小林史尚;伊藤優太;山下賢二;井出貴文;江上寛通;濱島義隆
• 通讯作者: 濱島義隆

チオ安息香酸の二重触媒作用を利用した可視光駆動型アリルアミン類の位置選択的官能基化反応の開発

利用硫代苯甲酸的双重催化开发可见光驱动的烯丙胺区域选择性官能化

• 发表时间: 2022
• 作者: 渡辺開智;藤田将司;小林史尚;井出貴文;山下賢二;江上寛通;濱島義隆
• 通讯作者: 濱島義隆