パラジウム触媒を用いたベンジル位選択的重水素標識化法の開発と反応機構

钯催化剂苄型位置选择性氘标记方法的开发及反应机理

基本信息

批准号：
07J13285
负责人：
栗田貴教
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Gifu Pharmaceutical University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J13285/
关键词：
ベンジル位位置選択的 H-D交換反応不均一系触媒 Pd C C(en)同位体効果 HDガス

项目摘要

Pd/C-D_2O-H_2の組み合わせによるベンジル位選択的H-D交換反応の適用拡大、重水素の同位体効果に基づいた反応機構の解明及びPd/C(en)触媒を用いたΟ-ベンジル保護基のベンジル位選択的重水素標識化法の開発について検討した。1. ベンジル位H-D交換反応の完結には室温下長時間(72時間)を必要とすると共に、同一分子内にカルボキシル基やアミノ基が共存する基質では反応性が低いという問題点を有していた。そこで、加熱による反応の加速効果を検討したところ、50℃でベンジル位のH-D交換効率が劇的に向上することを見いだし、反応時間を数時間程度まで短縮することに成功した。さらに、50℃の加熱条件下では、カルボキシル基やアミノ基が共存する基質のベンジル位やトルエン誘導体のメチル基も効率的に重水素化されることを明らかとした。2. 本反応の重水素源は、Pd/Cを触媒としたD_2OとH_2間のH_2-D_2交換反応により、系内で生成するD_2ガスであることが明らかとなっている。一定時間後の系内にはD_2及びHDガスが共存するが、重水素化が効率的に進行する。そこで、HDガス(市販)の重水素供給能を検討したところ、-CH_2-型のベンジルを有する基質では低D化率ながら重水素化が進行するが、ベンジル位メチレン水素の1つが重水素化された-CHD-型のベンジル位では重水素化が進行しないという興味深い知見を見いだした。3. 当研究室で開発した官能基選択的接触還元触媒であるPd/C-エチレンジアミン複合触媒[Pd/C(en)]を用いたΟ-ベンジル保護基のベンジル位選択的H-D交換反応を確立した。通常、Ο-ベンジル保護基はPd/C触媒による接触還元条件下、容易に水素化分解されるが、本反応系では脱保護反応が併発することなく、ベンジル位のみを効率的に重水素標識化することができる。

扩大使用Pd/C-D_2O-H_2组合的苄基位置选择性H-D交换反应的应用，阐明基于氘同位素效应的反应机理，以及使用Pd/C(en)催化剂的O-苄基保护基团苄基位置选择性氘标记方法。 1、苄位的H-D交换反应需要在室温下较长时间（72小时）才能完成，并且还存在与同一分子中共存羧基或氨基的底物反应活性低的问题。他们研究了加热对加速反应的影响，发现在50℃时，苄基位置的H-D交换效率显着提高，并成功地将反应时间缩短至几个小时。另外可知，在50℃的加热条件下，羧基和氨基共存的底物的苄基位置以及甲苯衍生物的甲基也被有效地氘化。 2、研究表明，该反应的氘源是D_2O与H_2在Pd/C为催化剂下发生H_2-D_2交换反应，在系统中生成D_2气体。经过一定时间后，D_2和HD气体在系统中共存，但氘化过程有效进行。因此，当我们研究HD气体（市售）的氘供应能力时，我们发现在具有-CH_2-型苄基的底物上，氘化以较低的D转化率进行，但苄基位置的一个亚甲基氢被氘化。我们发现了一个有趣的发现，即氘化不会在-CHD-型的苄基位置进行。 3.利用本实验室研制的功能基团选择性催化还原催化剂Pd/C-乙二胺复合催化剂[Pd/C(en)]建立了O-苄基保护基的苄基位置选择性H-D交换反应。。通常，O-苄基保护基在Pd/C催化剂的催化还原条件下很容易被氢解，但在该反应体系中，只有苄基位置被氘有效标记，而没有同时发生脱保护反应。