助成番号５－２180511
研 究 成 果 報 告 書

研究テーマ
（和文）

PET 合成を見据えた CO2 による迅速カルボキシル化反応の開発

研究テーマ
（英文）

Instant Carboxylation with CO2 for the Synthesis of PET Tracers

研究期間

２０１８年 ～ ２０２０年

研究代表者
氏
名

（漢字）

美多 剛

（カタカナ）

ミタ ツヨシ（英文）Mita Tsuyoshi

所属機関・職名

北海道大学

北海道大学化学反応創成研究拠点(WPI-ICReDD)・特任准教授

（漢字）

共同研究者
（１名をこえる場合は、別紙追加用紙へ）

研究機関名

氏
名

（カタカナ）（英文）所属機関・職名
概要 （600 字～800 字程度にまとめてください。）
申請者は 2015 年に、歪みが大きく不安定な四員環ジシラン (3,4-Benzo-1,1,2,2-tetraethyldisilacyclobutene) と、その活性化剤としてフッ化セシウムを用いた、CO2 によるヨウ化物のカルボキシル化に成功した (Mita, T. et aｌ. Org. Lett.
2015, 17, 5276.)。本カルボキシル化は室温 5-10 分以内で進行することが特徴である。ヨウ化アリールのみならず、ヨウ化アルケン、ヨウ化アルキン、ヨウ化ベンジル、ヨウ化アリル、ヨウ化アルキルなどの様々な基質に適用可能な反応である。このように官能基許容性が高く、室温で瞬時に反応するため、PET 合成に適した反応だといえる。そこでまず、この四員環ジシランを用いて、PET 合成施設で、サイクロトロンより発生する 11CO2 を捕捉すべく、4-ヨードアMeニソールのカルボキシル化を行った。その結果、反応容器内の放射収率は極めて低く 11CO2 が効率良くSi Me捕捉できていないことがわかった。そこで、活性は維持したまま、安定に取り扱えるジシラン化合物を量Si Me子化学計算を用いて設計し、フッ素アニオンにより Si-Si 結合が解離する遷移状態を見積もった。その結Me果、六員環骨格を有す化合物 1 (1,1,2,2-tetramethyl-1,2-dihydro-1,2-disiline) が高い活性を有すること1がわかった。現在量子化学計算で得られた結果を具現化すべく、合成化学実験を行っているところである。
また最近、高反応性のジフルオロカルベン (:CF2) を系中で生成させることにより、ピリジン、キノリン、イソキノリン、イミダゾール、チアゾール、ないしはピラゾールなどの N-ヘテロ芳香環と CO2 が一挙に反応して、アミノ酸の一種であるジフルオログリシン誘導体が合成できることを見出した。ピリジンを用いた場合、－40℃でも 10 分程度で反応が完結することがわかり、N-ヘテロ芳香環を持つ生物活性物質の PET 合成への可能性を秘めている （Mita, T. et al. Chem.
Eur. J. 2021, 27, 10040)。本研究成果はカバーピクチャーにも選出され、国内外の注目を集めた。

- 1 -発表文献 （この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）
論文課題Synthesis of Difluoroglycine Derivatives from Amines, Difluorocarbene, and CO2:
Computational Design, Scope, and Applications

著者名

Hiroki Hayashi,
Hideaki Takano,Hitomi Katsuyama,
Yu
Harabuchi,
Satoshi
Maeda,
Tsuyoshi Mita

雑誌名Chemistry A European Journal

ページ

10040～10047

発行年

２

雑誌

２１

巻号

論文課題

Syntheses of α-Amino Acids by Using CO2 as a C1 Source

著者名

Tsuyoshi
Mita,
Yoshihiro Sato

雑誌名Chemistry An Asian Journalページ

2038～2047

発行年

２

雑誌

００

１

９巻号

２７１４

論文課題
雑誌

著者名
ページ

雑誌名～

発行年

巻号

発行年

総ﾍﾟｰｼﾞ

書名
図書

著者名
出版社

英文抄録 （100 語～200 語程度にまとめてください。）
Ihavealreadyreported
thatastrained
four-membered
ringdisilane(3,4-benzo-1,1,2,2-tetraethyldisilacyclobutene) in combination with CsF promoted carboxylation ofa wide range of aryl, alkenyl, alkynyl, benzyl, allyl, and alkyl halides under CO2 atmosphere atroom temperature within 5－10 min (Mita, T. et aｌ. Org. Lett. 2015, 17, 5276.). This methodology
was applied to the incorporation of 11CO2 to 4-iodoanisole. Since the radiochemical yield was low,
I designed a reactive, but easy handled disilane by quantum chemical calculations:
1,1,2,2-tetramethyl-1,2-dihydro-1,2-disiline was found to be reasonably reactive.
Recently, I have developed a three component coupling reaction of an amine, difluorocarbene, andCO2 for the synthesis of difluoroglycine derivatives (Mita, T. et al. Chem. Eur. J. 2021, 27, 10040).
Various N-heteroaromatics, such as pyridine, (iso)quinoline, imidazole, thiazole, and pyrazole
derivatives were instantly incorporated and the corresponding difluoroglycines could be obtainedin high yields. I am now considering the possibility of this transformation as PET tracer synthesis
from biologically active N- heteroaromatic compounds.

- 2 -研究代表者名

美多 剛

（漢字）

共同研究者
氏
名

（カタカナ）（英文）所属機関・職名（漢字）
氏
名（カタカナ）（英文）所属機関・職名（漢字）
氏
名（カタカナ）（英文）所属機関・職名（漢字）
氏
名（カタカナ）（英文）所属機関・職名（漢字）
氏
名（カタカナ）（英文）所属機関・職名（漢字）
氏
名（カタカナ）（英文）所属機関・職名（漢字）
氏
名（カタカナ）（英文）所属機関・職名（漢字）
氏
名（カタカナ）（英文）所属機関・職名- 3 -