Photosynthetic Electron Transfer Catalyzed Steroid Frameworks Synthesis

植物の光合成では、水や二酸化炭素といった単純化合物から糖などの複雑骨格化合物が合成されている。光合成で利用される主なエネルギーは、太陽から得られる光エネルギーであることから、有機化学反応として理想的な合成手法であるとして、光合成模倣による有機合成が広く研究なされてきた。光合成においてキーとなる反応機構は、光エネルギーによって引き起される電子移動であり、酸化還元反応によって水や二酸化炭素に活性が付与される。光合成模倣では電子移動の制御が重要であることから、光触媒反応や電解合成が光合成模倣の有機合成として注目されてきた。我々はこれまで、光触媒や電解を用いて反応開発を行ってきていることから、これらの光合成模倣手法を医薬品や天然物合成において重要なステロイド骨格の合成に適用可能であると考え、ステロイド骨格合成に通ずる持続可能な新規有機反応の開発を目的として、研究を行った。酸化チタン光触媒、2,3-dichloro-5,6-dicyano-p-benzoquinone（DDQ）光触媒、Carbon Felt（CF）電極を用いて反応開発を行い、様々な環骨格形成反応及び炭素-窒素結合形成反応を新たに報告した。酸化チタン光触媒及びCF電極を用いた反応では、スピロ環骨格形成でそれぞれの手法において異なる反応性を示し、電子移動触媒の使い分けで目的物を高い収率で得ることに成功した。4員環形成反応では、CF電極電解で目的物が全く得られなかったことから、本反応における酸化チタン光触媒の有用性を示すことができた。DDQ光触媒反応では、従来不可能であった添加剤無し条件での芳香環炭素-窒素結合形成に成功し、新たな光反応手法の構築を達成した。以上の成果は、複数の環や官能基を持つステロイド骨格合成に適用することが可能であり、光合成模倣による新たな合成手法開発に繋がる。

植物の光合成では、水や二酸化炭素といった単純化合物から糖などの複雑骨格化合物が合成されている。光合成で利用される主なエネルギーは、太陽から得られる光エネルギーであることから、有機化学反応として理想的な合成手法であるとして、光合成模倣による有機合成が広く研究なされてきた。光合成においてキーとなる反応機構は、光エネルギーによって引き起される電子移動であり、酸化還元反応によって水や二酸化炭素に活性が付与される。光合成模倣では電子移動の制御が重要であることから、光触媒反応や電解合成が光合成模倣の有機合成として注目されてきた。我々はこれまで、光触媒や電解を用いて反応開発を行ってきていることから、これらの光合成模倣手法を医薬品や天然物合成において重要なステロイド骨格の合成に適用可能であると考え、ステロイド骨格合成に通ずる持続可能な新規有機反応の開発を目的として、研究を行った。酸化チタン光触媒、2,3-dichloro-5,6-dicyano-p-benzoquinone（DDQ）光触媒、Carbon Felt（CF）電極を用いて反応開発を行い、様々な環骨格形成反応及び炭素-窒素結合形成反応を新たに報告した。酸化チタン光触媒及びCF電極を用いた反応では、スピロ環骨格形成でそれぞれの手法において異なる反応性を示し、電子移動触媒の使い分けで目的物を高い収率で得ることに成功した。4員環形成反応では、CF電極電解で目的物が全く得られなかったことから、本反応における酸化チタン光触媒の有用性を示すことができた。DDQ光触媒反応では、従来不可能であった添加剤無し条件での芳香環炭素-窒素結合形成に成功し、新たな光反応手法の構築を達成した。以上の成果は、複数の環や官能基を持つステロイド骨格合成に適用することが可能であり、光合成模倣による新たな合成手法開発に繋がる。