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スポットライトリサーチ

ニッケル触媒による縮合三環式化合物の迅速不斉合成

第108回のスポットライトリサーチは、大阪大学大学院工学研究科生越研究室PDのRavindra Kumarさん(現在は生越研を出られて、インドのCentral Drug Research Institute (CDRI) にてSenior Scienstistとして働かれています)にお願いしました。

生越研究室は、ニッケル触媒を駆使した炭素–水素結合・炭素–炭素結合活性化反応の開発や、効率的なフッ素化反応の開発で有名な研究室です。

今回スポットを当てさせていただくKumarさんは、ニッケル触媒反応開発の領域において、縮合三環式化合物を不斉合成する画期的な手法の開発に成功しました。

研究成果がプレスリリースされたのをきっかけに、スポットライトリサーチへの寄稿をお願いしました。

Two-step synthesis of chiral fused tricyclic scaffolds from phenols via desymmetrization on nickel

Ravindra Kumar, Yoichi Hoshimoto, Eri Tamai, Masato Ohashi & Sensuke Ogoshi

Nature Commun. 2017, 8, 32.  DOI: 10.1038/s41467-017-00068-8

Kumarさんに対し、生越先生からコメントを頂いております。

Ravindra Kumar博士は、2013年5月に生越研究室に加わりました。その時には、既に一年半を京都工繊大学の原田俊郎先生の研究室で過ごしており日本の習慣には馴染んでいました。研究室の学生やスタッフの意見を簡単にまとめると「日本人より日本人みたい」という表現につきます。また、合成反応がうまいとは、こういう事だというのを学生に身をもって示してくれた研究者です。それだけではなく、本当にくだらないことで一緒に涙を流して大笑いできる研究室の大事なメンバーでした。2017年3月末にインドに帰国した時の私の「ラビさんロス」は、思っていたより大きなものでした。現在は独立した研究者としての新しい一歩を踏み出したところです。今後の彼の活躍を期待しています。

今後のKumarさんの活躍に期待してます!今回のインタビューは英語での回答になります。それではインタビューをどうぞ。

Q1. 今回のプレスリリース対象となったのはどんな研究ですか?簡単にご説明ください。

Chiral hydronaphtho[1,8-bc]furans skeleton are present in many pharmaceutically important molecules such as antitumor, antipyretic, and agrochemicals (fig 1a). Such molecules are architecturally complex and are technically difficult to synthesize in step-economic and stereoselective manner, and thus generally requires multiple synthetic steps. In our study, it was constructed in two steps starting from inexpensive raw material that is phenols (Scheme 1). The chemistry involves in this transformation is breaking of symmetry (desymmetrization) of alkynyl-cyclohexadienone by oxidative cyclization using chiral nickel catalyst. This discovery provides a catalytic and straightforward approach for the rapid construction of tricyclic scaffolds from phenols.

Q2. 本研究テーマについて、自分なりに工夫したところ、思い入れがあるところを教えてください。

Ogoshi’s group has long been involved in use of nickel catalysis for various molecular transformations using unsaturated chemical compounds, such as alkene, alkyne, imine, and carbonyls. It was reported that oxidative cyclization of an alkene and an alkyne gives nickelacycle, a key intermediate for many organic transformations. The subsequent reaction of nickelacycle with another alkene gives cyclohexene with the generation of four chiral center. Here, we devised an intramolecular oxidative cyclization of symmetrical molecule (1) having two alkenes and a tethered alkyne to give a tricyclic nickelcycle. The subsequent reaction with an enone gave fused tricyclic rings having 6, 6, and 5 membered rings with five contiguous chiral centers (Scheme 1).

 

Q3. 研究テーマの難しかったところはどこですか?またそれをどのように乗り越えましたか?

The most difficult part of this reaction was increasing the chemical yield of product. It was usually giving the yield of range 30-40% using 10 mol% optimized chiral ligand. Further screening of ligands, bases, solvents, and temperatures were failed to improve the yield. It was also observed that alkynyl-cyclohexadienone (1) undergoes oligomerization under the reaction conditions, it may cause the lowering of yield. This problem was overcome by using 1.2 equivalent of alkynyl-cyclohexadienone and executing the reaction at dilute conditions (0.02M with respect to alkene), and thus yield was increased to 74%.

 

Q4. 今後、研究テーマをどう発展させていきたいですか?

The present research provides an innovative and step-economical synthesis of chiral hydronaphtho[1,8-bc]furans, a complicated scaffold present in pharmaceutically important molecules. Employing this chemistry of intramolecular oxidative cyclization on nickel, our group is also focused on the synthesis of poly carbo- and heterocyclic scaffolds, which typically require multiple steps to achieve. Furthermore, this strategy can also be applicable for the rapid and scalable synthesis of pharmaceuticals and natural products from cheap raw materials.

 

Q5. 最後に、読者の皆さんにメッセージをお願いします。

Systematic design of a strategy to construct complex molecules in atom-, and step-economic manner has always been a lively task to the synthetic chemists. Moreover, selectivity (chemo-, regio-, diastereo-, and enantioselectivity) issues in the chiral molecules should be addressed. Rapid and scalable synthesis and that of from cheap starting material adds important values in drug discovery and industries.

 

研究者の略歴

 

名前:Dr. Ravindra Kumar

所属:Senior Scientist, Central Drug Research Institute (CDRI), Lucknow, India

研究テーマ:Transition metal catalysis and drug discovery

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