触媒的Ｃ－Ｈ結合酸素化によるエクテナサイジン７４３の全合成

• Project/Area Number: 16J09383
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Chemical pharmacy
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小島 正寛 東京大学, 薬学系研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2016: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: C-H結合官能基化 / 酸化反応 / 脱水素反応

Outline of Annual Research Achievements

本研究は抗腫瘍活性を有する天然物であるエクテナサイジン743を、新規触媒的炭素―酸素結合形成反応を用いて高効率に全合成することを目的とする。前年度までの研究において、ルイス酸性ホウ素触媒、ないし光触媒、パラジウム触媒、有機触媒の三成分ハイブリッド触媒系を用いることで、水素を放出する形式での含窒素ヘテロ環、および炭化水素への不飽和結合の導入反応の開発に成功した。前年度までで確立した触媒反応の天然物合成への応用を鑑み、今年度は水素放出型酸化反応によるシグマ結合の形成を研究目標として設定した。しかし水素原子を放出するという反応設計に伴う熱力学な制約のため、特にホウ素触媒を用いた熱反応条件においては効率的なシグマ結合形成が困難であることが分かった。また一方で、確立された触媒反応の実社会への応用を鑑み、より価格面、また元素戦略の観点から適すると考えられる第一列遷移金属触媒を用いる反応系の確立を目指した。共同研究者との検討の結果、これまで遷移金属触媒としていたパラジウムの代替として、ニッケルを用いることが可能との知見を得た。反応条件の最適化を経て、幅広い基質一般性をもつ炭化水素の脱水素反応を確立することに成功した。希少金属を用いない本反応系は、水素放出を伴う形式の合成反応の実社会への応用に向けた大きな前進と考えられ、新規なルートでの医薬様化合物の合成、また有機化合物をキャリアとした水素貯蔵および運搬技術の確立に貢献するものと考えられる。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Acceptorless Dehydrogenation of Hydrocarbons by Noble-Metal-Free Hybrid Catalyst System (2018)
  • Author(s): Hiromu Fuse, Masahiro Kojima, Harunobu Mitsunuma, Motomu Kanai
  • Journal Title: Organic Letters Volume: 20 Issue: 7 Pages: 2042-2045
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.8b00583
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hybrid Catalysis Enabling Room-Temperature Hydrogen Gas Release from N-Heterocycles and Tetrahydronaphthalenes (2017)
  • Author(s): Shota Kato, Yutaka Saga, Masahiro Kojima, Hiromu Fuse, Shigeki Matsunaga, Arisa Fukatsu, Mio Kondo, Shigeyuki Masaoka, and Motomu Kanai
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 139 Issue: 6 Pages: 2204-2207
  • DOI: 10.1021/jacs.7b00253
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tris(pentafluorophenyl)borane-Catalyzed Acceptorless Dehydrogenation of N-Heterocycles (2016)
  • Author(s): Masahiro Kojima, Motomu Kanai
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edition Volume: 55 Issue: 40 Pages: 12224-12227
  • DOI: 10.1002/anie.201606177
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ホウ素触媒を用いた含窒素ヘテロ環の脱水素反応の開発 (2017)
  • Author(s): 〇小島正寛、金井求
  • Organizer: 日本薬学会第137年会
  • Place of Presentation: 東北大学（仙台）
• [Presentation] ハイブリッド触媒系を用いた有機分子からの水素放出反応の開発 (2017)
  • Author(s): 〇布施拡、加藤将太、嵯峨裕、小島正寛、松永茂樹、深津亜里紗、近藤美欧、正岡重行、金井求
  • Organizer: 日本薬学会第137年会
  • Place of Presentation: 東北大学（仙台）
• [Presentation] ホウ素触媒を用いた含窒素ヘテロ環の脱水素反応の開発 (2016)
  • Author(s): 〇小島正寛、金井求
  • Organizer: 第110回有機合成シンポジウム
  • Place of Presentation: 早稲田大学（東京）
  • Year and Date: 2016-11-10
• [Presentation] Metal-free C-H arylation of coumarins mediated by catalytic amounts of 5,10,15,20-tetrak1is(4-diethylaminophenyl)porphyrin (2016)
  • Author(s): 〇Masahiro Kojima, Kounosuke Oisaki, Motomu Kanai
  • Organizer: The International Symposium on Homogeneous Catalysis (ISHC20)
  • Place of Presentation: 京都テルサ
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ternary hybrid catalysis enabling room-temperature hydrogen gas release from tetrahydronaphthalenes (2016)
  • Author(s): 〇Yutaka Saga, Shota Kato, Masahiro Kojima, Hiromu Fuse, Shigeki Matsunaga, Arisa Fukatsu, Mio Kondo, Shigeyuki Masaoka, Motomu Kanai
  • Organizer: The International Symposium on Homogeneous Catalysis (ISHC20)
  • Place of Presentation: 京都テルサ
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of organocatalytic functionalizations of inert C-H bonds (2016)
  • Author(s): 〇Masahiro Kojima
  • Organizer: 第7回大津会議
  • Place of Presentation: びわ湖大津プリンスホテル
• [Book] CSJカレントレビュー22 有機分子触媒の化学 (2016)
  • Author(s): 小島正寛、金井求
  • Total Pages: 6
  • Publisher: 化学同人
• [Remarks] 東京大学大学院薬学系研究科 ニュース
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/news.html?key=1486430781