擬β－ターン構造を用いたチオウレア触媒の反応機構解析および新規触媒の開発

拟β-转角结构硫脲催化剂反应机理分析及新型催化剂开发

• 批准号: 12J06505
• 负责人: 東 巧
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J06505/
• 关键词: 有機触媒; 反応機構; マンニッヒ反応; マイケル付加; ボロン酸; 反応機構解析; 不斉Mannich反応

触媒-基質複合体モデルを用いて(チオ)尿素触媒による不斉マンニッヒ反応の機構解析を行った。触媒-基質複合体のX線結晶構造を得ることに成功し、触媒と基質の水素結合ネットワーグの詳細な構造を明らかとした。また、X線結晶構造をもとにした計算化学による反応機構解析を行い、詳細な不斉マンニッヒ反応の機構を明らかとした。今回得られた反応機構に関する知見は新規触媒を設計する上で非常に差用であるといえる。また今年度はボロン酸触媒によるα, β不飽和カルボン酸に対する不斉分子内マイケル付加反応の開発にも取り組んだ。α, β不飽和カルボン酸に対する不斉分子内マイケル付加反応はそのカルボン酸の反応性の低さからこれまで報告例がない。当初の予定では上記の研究で得られた知見をもとにチオウレア-ボロン酸複合型触媒による不斉反応を計画していたが、その足がかりとして、まずはボロン酸触媒によるラセミ反応の開発に取り組んだ。その結果、分子内にアミノ基を持つボロン酸が分子内アザ、及びオキサてイケル付加反応に対して触媒活性を持つことを明らかとした。次に不斉反応のためにチオウレア-ボロン酸複合型触媒の研究に取り組んだが合成が困難iであったため、いったんその合成を保留した。我々は次にチオウレア-ボロン酸共触媒系での不斉反応の開発に着手した。種々検討の結果、キラルなアミノチオウレアとアキラルなアリールボロン酸を共触媒として用いることにより高収率工エナンチオ選択的な分子内不斉マイケル付加反応を開発することに成功した。

使用催化剂-底物复合模型，我们对（硫代）脲催化的不对称曼尼希反应进行了机理分析。我们成功获得了催化剂-基质复合物的X射线晶体结构，并阐明了催化剂与基质之间氢键网络的详细结构。此外，我们还利用基于X射线晶体结构的计算化学分析了反应机理，阐明了不对称曼尼希反应的详细机理。这次获得的有关反应机理的知识对于设计新催化剂来说可以说是极其有用的。今年，我们还致力于开发使用硼酸催化剂的 α,β-不饱和羧酸的不对称分子内迈克尔加成反应。由于α,β-不饱和羧酸的反应活性较低，目前尚未有关于α,β-不饱和羧酸发生不对称分子内迈克尔加成反应的报道。最初的计划是基于上述研究中获得的知识，使用硫脲-硼酸复合催化剂进行不对称反应，但作为垫脚石，我们首先致力于开发使用硼酸催化剂的外消旋反应。结果表明，分子中带有氨基的硼酸对分子内氮杂和氧酸盐加成反应具有催化活性。接下来，我们致力于不对称反应的硫脲-硼酸复合催化剂的研究，但合成困难，所以我们暂时搁置了合成。接下来，我们开始使用硫脲-硼酸助催化剂系统开发不对称反应。经过各种研究，我们成功开发了一种使用手性氨基硫脲和非手性芳基硼酸作为助催化剂的高产率对映选择性分子内不对称迈克尔加成反应。

项目成果

アミノウレア触媒-基質複合体モデルを用いたMannich反応の機構解析

使用氨基脲催化剂-底物复合模型分析曼尼希反应的机理

• 发表时间: 2013
• 作者: 東巧;小林祐輔;竹本佳司
• 通讯作者: 竹本佳司

Synthesis of Aminourea-Substrate Complex Models and Mechanistic Study

氨基脲-底物复合模型的合成及机理研究

• 发表时间: 2012
• 作者: 東巧;小林祐輔;竹本佳司
• 通讯作者: 竹本佳司

β-ターンミミックを用いたアミノウレア触媒反応の機構解析

β-转角模拟氨基脲催化反应的机理分析

• 发表时间: 2012
• 作者: 東巧;小林祐輔;竹本佳司
• 通讯作者: 竹本佳司

Synthesis and Characterization of Binary-Complex Models of Ureas and 1,3-Dicarbonyl Compounds : Deeper Insights into Reaction Mechanisms Using Snag-Shot Structural Analysis

脲和 1,3-二羰基化合物二元络合物模型的合成和表征：使用 Snag-Shot 结构分析更深入地了解反应机制

• DOI: 10.1021/jo4028775
• 发表时间: 2014
• 影响因子: 3.6
• 作者: Takumi Azuma Yusuke Kobayashi; Ken Sakata; Takahiro Sasamori; Norihiro Tokitoh. Yoshiji Takemoto.
• 通讯作者: Norihiro Tokitoh. Yoshiji Takemoto.

アリールボロン酸と水素結合供与触媒によるα, β-不飽和カルボン酸への不斉マイケル付加

使用芳基硼酸和氢键供给催化剂对 α, β-不饱和羧酸进行不对称迈克尔加成

• 发表时间: 2013
• 作者: 東巧;村田晃洋;小林祐輔;竹本佳司
• 通讯作者: 竹本佳司