千葉大,キラル超原子価臭素化合物の開発に成功

千葉大学の研究グループは,キラル超原子価臭素化合物の開発とその不斉有機触媒としての応用に成功した(ニュースリリース)。

不⻫有機分⼦触媒を⽤いるキラル分⼦の合成は,従来の有機⾦属触媒を⽤いる場合と⽐べて環境負荷が⼩さく,注⽬されている。

例えば,L-プロリンとMacMillan触媒を⽤いた基質活性化には,主に⽔素結合が⽤いられてきたが,⽔素結合が形成出来ない基質に対しては機能しないなどの問題点があった為,触媒内に導⼊できる新しい相互作⽤が求められていた。

その新しい相互作⽤として,近年はハロゲン結合が注⽬されている。ハロゲン結合とは,ハロゲン原⼦が形成できる相互作⽤のことであり,直線⽅向への⾼い依存性をもつという特徴がある。しかしながら,このハロゲン結合を⽤いる不⻫触媒の開発において,酸触媒としての使⽤法における⽣成物の⾼⽴体選択性発現は達成されていなかった。

超原⼦価臭素化合物は,オクテット則を超える最外殻電⼦を有している⾮常に反応性の⾼い物質であり,通常は進⾏しない興味深い反応開発が可能であることが知られている。その⼀⽅で,安定性に問題があるためにその利⽤例は限られており,触媒としての利⽤は研究グループが⾒出した1例のみだった。

さらにキラル超原⼦価臭素化合物に関しては合成化学的に興味深い化合物として考えられていた⼀⽅,技術的な問題からこれまで合成例すらなかった。

今回,研究グループは,キラル超原⼦価臭素化合物を設計・合成することに成功した。この成功は,超原⼦価臭素部位が環状構造を有することで安定性が向上し,その結果,触媒として機能できるようになったことによるもの。

次に,合成したキラル超原⼦価臭素化合物を不⻫有機触媒として,医薬品分⼦によく⾒られるキラルクマリンの合成反応に適⽤した。その結果,キラル超原⼦価臭素化合物は,極めて優秀な触媒として機能するとともに⽣成物が⾼い⽴体選択性で得られたという。

さらに,超原⼦価臭素を有さない触媒を⽤いると選択性は発現しなかったことから,超原⼦価臭素部位が反応を効率的に進⾏させるためには必要不可⽋であることがわかった。

今回,キラル超原⼦価臭素化合物を合成して不⻫有機触媒として適⽤したことで,ハロゲン結合を有する酸触媒として世界最⾼レベルの⽴体選択性を達成した。研究グループは今後,これまで活性化が困難な為に達成されて来なかった⽐較的⼤きな(柔らかい)基質を選択的に活性化する新規反応を開発し,それにより初めて合成が可能となる医薬品分⼦の候補となる分⼦の合成を⾏なうとしている。

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