2-10 質量分析法による新規天然および合成有機化
合物の構造解析●代表者

川面基（文理学部化学科・教授）●分担者

飯田隆（化学科・教授）

大崎愛弓（化学科・准教授）【研究の目的および概要】
近年，医薬品や有機機能材料の開発が強く求められているが，そのような研究の中核をになっているのは新規物質を独自に入手することである。そこで重要となるのは新規物質の入手方法としては「新規物質を設計して合成する」手法と「未知の天然物を自然界から得る」手法がある。前者は利用目的に則した分子設計が可能であり，後者には人工的に得難い構造や特性が得られるという特徴をそれぞれ有する。本研究では上記 2 つのの手法を同時に進行させ，医薬品や有機機能材料の開発へとつながる新物質・新素材の創出と構造解析を目指した。つまり，合成分子と天然分子の双方に幅広く新規物質を求め，それらの構造解析を行うことで物質科学の裾野を広げる事を目的とした研究を展開した。
特に今回の研究においては，質量分析法を駆使して，天然試料からの新規化合物の構造決定（飯田，大崎）と合成有機分子の系統的合成とその構造決定（川面）を中心に展開した。
なお，本研究においては，その質量分析法として私立大学戦略的研究基盤形成支援事業「構造制御および電子状態制御に基づく新物質の開発」（平成 21 〜 25 年度）で購入された高速液体クロマトグラフィー・エレクトスプレーインオ化質量分析装置（HPLC/ESI-MS）およびガスクロマトグラフィー質量分析装置（GC-MS）を積極的に活用して実施した。
【研究の結果】
本研究においては，メンバーそれぞれが異なるアプローチで新規物質の合成・探索を行い，それらの構造解析を実施したが，本報告書では研究代表者が行った新規物質の合成と質量分析によって構造が決定された化合物について記す。
近年，遷移金属触媒によるカップリング反応の研究が盛んに行われているが，これまでの多くのカップリング反応は遷移金属錯体を触媒として 2 つの分子を結合させる反応が殆どであった。それに対して，一度の反応で３つ以上の分子を反応させて一つのカップリング体を一気に構築するのは効率性の点からも極めて魅力的な反応と言える。しかしながら，3 つ以上に分子から反応生成物 1 分子を一気に構築した際，理論上生成可能と想定される分子の数が増えるため，主生成物として生じた化合物の構造を正確に解析する事はやや困難になると同時に極めて重要な事である。
今回の研究において，研究代表者のチームではパラジウム触媒を用いて，アリルエステルに 2 つの求核剤を同時に反応させるという新規反応の開発を行った。その結果，例えばマロン酸エステルが２分子導入されたダブルアルキル化体やフェノキシドアミンを 2 分子導入したダブルエーテル化体など，これまでの有機合成手法では入手困難であった新規有機化合物を数多く合成する事に成功した。

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また，医薬品や機能材料の分野において極めて重要とされるフッ素原子を含む新規含フッ素有機化合物の効率的合成手法の開発を目指した研究も行った。その結果，鉄を触媒とすることでトリフルオロメチル基を有する 3 つのアルキンを一挙に縮合させ含フッ素ベンゼン誘導体を効率良く合成する手法を確立できた。以上の 2 つの新規反応で生じた有機化合物の最終的な構造決定においては，いずれも質量分析法による分子量測定が重要な役割を成し40た。本報告書においては，それぞれの生成物の構造と共に実際の分子量測定結果も記す。

【研究の考察・反省】
今回は新規化合物の構造決定という同一の研究コンセプトの下，3 つの研究グループが各々専門とする研究分野および手法で研究を展開した。その結果，質量分析法を用いることで数多くの化合物についてその構造を決定する事に成功したと考えている。今後は，さらに研究グループ内での連携を強化し，天然から得られた有機化合物の誘導化や，天然物有機化合物の生物活性などを参考にした新規化合物のデザインおよび合成へと展開する事で，様々な新規生物活性物質や機能物質の創成へとつなげる予定である。
【研究発表】
1. Hirotaka WATANABE, Eito NOMADA, Mitsuaki YAMAMOTO, Takumi UDAGAWA, Biao ZHOU, Maki MINAKAWA,
and Motoi KAWATSURA
Palladium-catalyzed Double Substitution of 3-Aryl-2-fluoroallyl Acetates with Phenols via C-F Bond Activation XXVIInternational Conference on Organometallic Chemistry（ICOMC 2014）; 1P136, Sapporo, July 14, 2014
2. Tomoki ISHIKAWA, Junya NAMIOKA, Souichirou HIROOKA, Bio ZHOU, Maki MINAKAWA, and Motoi KAWATSURA
Iron-catalyzed［2+2+2］Cycloaddtion of Trifluoromethyl Group Substituted Unsynmmetrical Internal Alkynes with
1,6-Diynes XXVI International Conference on Organometallic Chemistry（ICOMC 2014）; 2P092, Sapporo, July 15,41

2014
3. 石川知紀，浪岡純矢，広岡宗一郎，皆川真規，川面基

鉄触媒によるトリフルオロメチル基を有する非対称内部アルキンの［2+2+2］環化付加反応

第 61 回有機金属化学討論会；P2B-03，福岡，2014 年 9 月 23 日
【研究成果物】
1. Yamamoto, M.; Hayashi, S.; Isa, K.; Kawatsura, M.
Palladium-Catalyzed Double Alkyaltion of 3-Aryl-2-fluoroallyl Esters through the Carbon-Fluorine Bond Cleavage
Org. Lett. 2014, 16, 700–703
2. Kawatsura, M.; Uchida, K.; Terasaki, S.; Tsuji, H.; Minakawa, M.; Itoh, T.
Ruthenium-catalyzed Regio- and Enantioselective Allylic Amination of Racemic 1-Arylallyl Esters
Org. Lett. 2014, 16, 1470–1473
3. Nomada, E.; Watanabe, H.; Yamamoto, M.; Udagawa, T.; Minakawa, M.; Zhou, B.; Kobayashi, A.; Kawatsura, M.
Palladium-catalyzed Double Substitution of 3-Aryl-2-fluoroallyl Acetates with Phenols via C-F Bond Activation
Synlett 2014, 25, 1725–1730
4. Kawatsura, M.; Terasaki, S.; Minakawa, M.; Hirakawa, T.; Ikeda, K.; Itoh, T.
Enantioselective Allylic Amination of Trifluoromethyl Group Substituted Racemic and Unsymmetrical 1,3-Disubstituted
llylic Acetates by Palladium Catalysts
Org. Lett. 2014, 16, 2442–2445
5. Munemori, D.; Tsuji, H.; Uchida, K.; Suzuki, T.; Isa, K.; Minakawa, M.; Kawatsura, M.
Copper-catalyzed Regioselective Allylic Cyanation of Allylic Compounds with Trimethylsilyl Cyanide
Synthesis 2014, 46, 2747–2750
6. Minakawa, M.; Ishikawa, T.; Namioka, J.; Hirooka, S.; Zhou, B.; Kawatsura, M.
Iron-Catalyzed［2+2+2］Cycloaddition of Trifluoromethyl Group Substituted Unsymmetrical Internal Alkynes
RSC Adv. 2014, 4, 41353–41356
7. Kanazawa, Y.; Yokota, T.; Ogasa, H.; Watanabe, H.; Hanakawa, T.; Soga, S.; Kawatsura, M.
Chemoselective Amination of Bromoiodobenzenes with Diarylamines by Palladium / Xantphos or Ligand-free Copper
Catalysts
Tetrahedron 2015, 71, 1395–1402
8. Isa, K.; Minakawa, M.; Kawatsura, M.
Palladium-Catalyzed Amination of 2,3,3-Trifluoroallyl Esters: Synthesis of Trifluoromethylenamines by theIntramolecular Fluorine Shift and CF3 Group Construction
Chem. Commun. 2015, in press

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