芳香族環上のフッ素原子を炭素?ヘテロ元素置換基に効率的に交換する触媒反応を開発 医薬品の新しい合成手法として期待

芳香族環上のフッ素原子を炭素?ヘテロ元素置換基に効率的に交換する触媒反応を開発医薬品の新しい合成手法として期待

2024年11月11日 10:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇大学院薬学研究科　分子変换化学分野
准教授　重野真徳

【発表のポイント】

芳香族化合物^（注¹^）のフッ素原子を様々な置换基^（^注2）に変换する芳香族求核置换反応^（^注3）において、効率的な触媒反応の开発に成功しました。
本反応は従来捉えられてきた段阶的な反応机构とは异なり、一段阶の协奏的^（^注4）な反応形式で进行することを见いだしました。
本成果によって、医薬品候补化合物や机能性材料の新规合成戦略を提供するとともに、それらのライブラリー构筑にもつながると期待されます。

【概要】

芳香族求核置换(厂_NAr)反応は最も歴史ある有機化学反応の1つで、1870年代から研究が行われてきました。この反応機構は "求核剤^（^注5）の付加"と"ハロゲノ基^（^注6）の脱离"という2つの段阶的な过程で构成されることが长らく有机化学の常识とされてきました。一方で近年、付加と脱离が一段阶で进行する协奏的な芳香族求核置换(颁厂_N础谤)反応が理论化学および実験化学で示されました。この形式の反応は、従来の厂_N础谤反応での限られた基质适応范囲を大きく拡大すると期待されますが、これまで散発的に见つかっている程度であり、多様な出発物质に対して有効な反応系は见出されていませんでした。

东北大学大学院薬学研究科の重野真徳准教授、林和寿大学院生(研究当时)、笹本大空助教、及び根东义则教授(现名誉教授)らの研究グループは、岩手大学理工学部化学?生命理工学科の是永敏伸教授と共同で、多様なフルオロアレーン^（^注7）の置换反応が行える触媒的な颁厂_N础谤反応を开発しました。本成果は、新规有机合成戦略の开拓や生物活性物质のライブラリー构筑にもつながると期待されます。

本成果は2024年11月8日付で、アメリカ化学会発行の学術誌Journal of the American Chemical Societyに掲載されます。

図1. 芳香族求核置换(厂_N础谤)の反応形式。颁厂_N础谤は古典的な厂_N础谤と异なり、电子求引基だけでなく多様な置换基を有する芳香族フッ化化合物と反応できることが知られていた。一方で、反応例が散発的に见つかっているだけで、限定的だった。

【用语解説】

注1. 芳香族化合物
芳香族性を有する有机化合物の総称。主にベンゼン环を有する化合物を指す。自然界にも多く存在するとともに、生物活性物质、液晶化合物、电子材料など多岐の机能性物质として活用されている。

注2. 置換基
母体となる炭化水素骨格の特定の位置において、水素原子と置き换わった原子または原子団を指す。ベンゼン环上の水素原子が置换基に置き换わることで化合物の物理的?化学的性质が変化することが知られている。

注3. 芳香族求核置換反応
置换反応の一种。芳香环に直接结合した置换基が别の置换基と置き换わる反応で、特に脱离可能な置换基を有する电子不足な芳香族化合物で起こりやすい。

注4. 協奏的
有机反応において、化学结合の形成/开裂が同时に起こることを意味する。

注5. 求核剤
一般に电子豊富な化学种で、电子密度の低い原子や置换基に対して反応性を示す。

注6. ハロゲノ基
周期表第17族元素(F, Cl, Br, I, At)の置換基名の総称。

注7. フルオロアレーン
芳香环にフッ素原子(贵)が置换した化合物の総称。

【论文情报】

タイトル：Catalytic concerted SNAr reactions of fluoroarenes by an organic superbase
著者：Masanori Shigeno*, Kazutoshi Hayashi, Ozora Sasamoto, Riku Hirasawa, Toshinobu Korenaga*, Shintaro Ishida, Kanako Nozawa-Kumada, and Yoshinori Kondo
*责任着者：东北大学大学院薬学研究科　准教授　重野真徳、岩手大学理工学部化学?生命理工学科　教授　是永敏伸
掲載誌：Journal of the American Chemical Society
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