Development of a novel method for constructing a heterocyclic skeleton using ring opening of a small ring compounds

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令和３年度は三員環の開環を利用するインドール骨格の構築反応の開発に成功したので、令和４年度は五員環および六員環の開環を経由するヘテロ環合成を検討した。特に、プロピオールアミド誘導体を合成素子とするヘテロ環構築反応の開発研究を実施した。まず、ピペリジン環を有するプロピオールアミドに触媒としてヨウ化金を加熱下で作用させると、閉環反応、開環反応、転位反応および閉環反応が連続的に進行し、環拡大したN-N縮環構造をもつピラゾロジアゼピン骨格を容易に合成できることを見出した。本反応の特徴は、簡便な操作で原子効率の高い環拡大反応が進行し、七員環構造をもつ縮環型ジアゼピン化合物群を合成できることである。次に、イソオキサゾリジン環をもつ環状N-アルコキシプロピオールアミドの分子内環化反応と、それに続く開環と置換基導入（アリール化）を一挙に行う連続反応の開発研究を実施した。種々検討の結果、アリール化剤としてアリールボロン酸、触媒としてPPh3AuNTf2、酸化剤としてselectfluor、溶媒としてDMF および少量の水を用いると、期待した連続反応が円滑に進行し、すべての位置に置換基を有する3-(2H)-イソオキサゾロンが収率良く合成できることをを見出した。本反応は様々なアリール基を導入することが可能であり、反応性の高いケトカルボニル基やヨード基をもつアリールボロン酸も利用できることから、優れた官能基許容性を有していることが明らかになった。また、実験化学的なデータと量子化学計算を組み合わせることで、反応経路を導き出すことにも成功した。さらに、本反応で得られたイソオキサゾロンの官能基変換を行い、特徴的な蛍光特性をもつ四環性ヘテロ環への誘導にも成功した。以上のように、令和４年度は、基質のもつ環構造の開環と閉環を連続的に引き起こすことで、環骨格を組み替える新規反応の開発に成功した。