Development of functional materials based on naturally occurring riboflavin derivatives

• Project/Area Number: 16K05797
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Polymer chemistry
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: Iida Hiroki 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 准教授 (30464150)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2016: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: フラビン / 有機分子触媒 / 酸素酸化 / 機能性高分子 / 超分子触媒 / リボフラビン / ヨウ素 / 高分子触媒 / 光反応 / フラビニウム塩 / 機能性材料 / 高分子 / 超分子

Outline of Final Research Achievements

A series of riboflavin derivatives including their polymers and supramolecules was synthesized from naturally occurring riboflavin (vitamin B2). The combination of the obtained cationic flavin catalysts and iodine catalysts provided a novel environmentally friendly method for oxidative bond formations driven by molecular oxygen. The flavin-containing polymers and supramolecules could be employed as homo- and heterogeneous catalysts with unique catalytic activity and selectivity.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

リボフラビンは発酵法により大量生産されている有機分子であり、高価でしばしば汚染の原因となる金属を含まないにも関わらず興味深い酸化還元・触媒活性を有している。本研究ではリボフラビン誘導体を含有した機能性分子・高分子・超分子を合成しそれらの応用について検討を行った結果、低環境負荷型触媒として広範な反応に利用できることを見出した。得られた知見は、近年のグリーン・サスティナブルケミストリーの概念に合致した実用的触媒的分子変換手法の開発や機能性材料の創製にも繋がると期待され、その学術的・社会的意義は大きい。

Research Products

• [Journal Article] Aerobic Oxidative Sulfenylation of Pyrazolones and Pyrazoles Catalyzed by Metal-Free Flavin-Iodine Catalysis (2019)
  • Author(s): Tanimoto Kazumasa、Ohkado Ryoma、Iida Hiroki
  • Journal Title: The Journal of Organic Chemistry Volume: 84 Issue: 22 Pages: 14980-14986
  • DOI: 10.1021/acs.joc.9b02422
  • NAID: 120006975580
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Non‐Covalently Immobilized Chiral Imidazolidinone on Sulfated‐Chitin: Reusable Heterogeneous Organocatalysts for Asymmetric Diels‐Alder Reaction (2019)
  • Author(s): Watanabe Mirai、Sakai Takuya、Oka Marina、Makinose Yuki、Miyazaki Hidetoshi、Iida Hiroki
  • Journal Title: Advanced Synthesis & Catalysis Volume: 362 Issue: 1 Pages: 255-260
  • DOI: 10.1002/adsc.201901036
  • NAID: 120006975579
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Flavinium and Alkali Metal Assembly on Sulfated Chitin: A Heterogeneous Supramolecular Catalyst for H2O2-Mediated Oxidation (2019)
  • Author(s): Sakai Takuya、Watanabe Mirai、Ohkado Ryoma、Arakawa Yukihiro、Imada Yasushi、Iida Hiroki
  • Journal Title: ChemSusChem Volume: 印刷中 Issue: 8 Pages: 1640-1645
  • DOI: 10.1002/cssc.201900485
  • NAID: 120006813713
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tandem Flavin-Iodine-Catalyzed Aerobic Oxidative Sulfenylation of Imidazo[1,2-a]Pyridines with Thiols (2018)
  • Author(s): Iida Hiroki、Demizu Ryuta、Ohkado Ryoma
  • Journal Title: The Journal of Organic Chemistry Volume: 83 Issue: 19 Pages: 12291-12296
  • DOI: 10.1021/acs.joc.8b01878
  • NAID: 120006813712
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparison of riboflavin-derived flavinium salts applied to catalytic H2O2 oxidations (2018)
  • Author(s): Sakai Takuya、Kumoi Takuma、Ishikawa Tatsuro、Nitta Takahiro、Iida Hiroki
  • Journal Title: Organic & Biomolecular Chemistry Volume: 16 Issue: 21 Pages: 3999-4007
  • DOI: 10.1039/c8ob00856f
  • NAID: 120006813711
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Flavin-iodine coupled organocatalysis for the aerobic oxidative direct sulfenylation of indoles with thiols under mild conditions (2018)
  • Author(s): Ohkado Ryoma、Ishikawa Tatsuro、Iida Hiroki
  • Journal Title: Green Chemistry Volume: 20 Issue: 5 Pages: 984-988
  • DOI: 10.1039/c8gc00117k
  • NAID: 120006813710
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Coupled Flavin-Iodine Redox Organocatalysts: Aerobic Oxidative Transformation from N-Tosylhydrazones to 1,2,3-Thiadiazoles (2017)
  • Author(s): Ishikawa Tatsuro、Kimura Maasa、Kumoi Takuma、Iida Hiroki
  • Journal Title: ACS Catalysis Volume: 7 Issue: 8 Pages: 4986-4989
  • DOI: 10.1021/acscatal.7b01535
  • NAID: 120006813709
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anion effect of 5-ethylisoalloxazinium salts on flavin-catalyzed oxidations with H2O2 (2016)
  • Author(s): Iida, H.; Ishikawa, T.; Nomura, K.; Murahashi, S.-I.
  • Journal Title: Tetrahedron Lett. Volume: 57 Issue: 40 Pages: 4488-4491
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2016.08.076
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] リボフラビン触媒を用いるチオールの光酸化的クロスカップリングによる非対称ジスルフィドの合成 (2020)
  • Author(s): 岡真里奈・勝部大地・飯田拡基
  • Organizer: 日本化学会 第100春季年会 (2020)
• [Presentation] フラビニウム-ヨウ素触媒による酸素酸化的C-N結合形成反応を用いるイミダゾ[1,2-a]ピリジンの合成 (2020)
  • Author(s): 岡井 駿樹・大門 竜馬・谷本 和雅・飯田 拡基
  • Organizer: 日本化学会 第100春季年会 (2020)
• [Presentation] キトサンに固定化した不均一系フラビン触媒によるチオールの光酸化的カップリング反応 (2020)
  • Author(s): 勝部大地・岡真里奈・飯田拡基
  • Organizer: 日本化学会 第100春季年会 (2020)
• [Presentation] カルバモイル化リボフラビンとメラミン誘導体により形成されたキラル超分子ゲルの構造と特性 (2020)
  • Author(s): 小迫 亮・新田 隆裕・飯田 拡基
  • Organizer: 日本化学会 第100春季年会 (2020)
• [Presentation] レドックス活性なリボフラビン誘導体による低環境負荷型触媒反応の開発 (2019)
  • Author(s): 飯田拡基
  • Organizer: H31先端錯体工学研究会ミニシンポジウム
  • Invited
• [Presentation] Riboflavin-Based Functional Polymers and Supramolecules (2019)
  • Author(s): Hiroki Iida
  • Organizer: 2019 Japan-Taiwan Bilateral Polymer Symposium (JTBPS2019)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Chiral Supramolecular Organogel Formed by Self-Assembly of Carbamoylated Riboflavin Derivatives (2019)
  • Author(s): Takahro Nitta・Taiyo Ishige・Saki Sugihara・Lu Chenxu・Hiroki Iida
  • Organizer: 2019 Japan-Taiwan Bilateral Polymer Symposium (JTBPS2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Photocatalytic Aerobic Oxidative Coupling of Thiols by Riboflavin-derived Organocatalyst (2019)
  • Author(s): Marina Oka, Hiroki Iida
  • Organizer: 2019 Japan-Taiwan Bilateral Polymer Symposium (JTBPS2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Coupled Flavin-Iodine Catalysis for Aerobic Sulfenylation of Pyrazolones with Thiols (2019)
  • Author(s): Kazumasa Tanimoto, Ryoma Ohkado, Hiroki Iida
  • Organizer: 2019 Japan-Taiwan Bilateral Polymer Symposium (JTBPS2019)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 分子状酸素を酸化剤として用いたフラビニウム-ヨウ素触媒によるピラゾロンの酸化的スルフェニル化反応 (2019)
  • Author(s): 谷本和雅・大門竜馬・飯田拡基
  • Organizer: 第22回 ヨウ素学会シンポジウム
• [Presentation] リボフラビン誘導体を有機光触媒としたチオールの酸素酸化的カップリング (2019)
  • Author(s): 岡真里奈・飯田拡基
  • Organizer: 第35回若手化学者のための化学道場
• [Presentation] フラビニウム-ヨウ素触媒を用いたピラゾロン類縁体の低環境負荷型酸化的スルフェニル化反応 (2019)
  • Author(s): 谷本和雅・大門竜馬・飯田拡基
  • Organizer: 第35回若手化学者のための化学道場
• [Presentation] カルバモイル化リボフラビン誘導体を用いたオルガノゲルのキラル光学特性とその応用 (2019)
  • Author(s): 新田隆裕・石毛太陽・杉原沙季・LuChenxu・飯田拡基
  • Organizer: 2019年日本化学会中国四国支部大会
• [Presentation] リボフラビン誘導体を有機光触媒とした非対称ジスルフィドの合成 (2019)
  • Author(s): 岡真里奈・飯田拡基
  • Organizer: 2019年日本化学会中国四国支部大会
• [Presentation] 非金属触媒と分子状酸素を用いるピラゾロンとピラゾールのスルフェニル化反応 (2019)
  • Author(s): 谷本和雅・大門竜馬・飯田拡基
  • Organizer: 2019年日本化学会中国四国支部大会
• [Presentation] フラビニウム-ヨウ素触媒を用いるアミノピリジンとケトンの酸素酸化的環化反応 (2019)
  • Author(s): 岡井 駿樹・大門 竜馬・飯田 拡基
  • Organizer: 2019年日本化学会中国四国支部大会
• [Presentation] カルバモイル化リボフラビンとメラミン誘導体を用いたキラルオルガノゲルの開発 (2019)
  • Author(s): 小迫 亮・石毛 太陽・飯田 拡基
  • Organizer: 2019年日本化学会中国四国支部大会
• [Presentation] カルバモイル化リボフラビン誘導体を利用するキラルな超分子オルガノゲル (2019)
  • Author(s): 新田隆裕・杉原沙季・LuChenxu・飯田拡基
  • Organizer: 日本化学会 第99春季年会 (2019)
• [Presentation] リボフラビン誘導体を有機光触媒としたチオールの酸素酸化反応 (2019)
  • Author(s): 岡真里奈・飯田拡基
  • Organizer: 日本化学会 第99春季年会 (2019)
• [Presentation] フラビニウム－ヨウ素触媒を用いたピラゾロンとチオール の酸素酸化的スルフェニル化反応の開発 (2019)
  • Author(s): 谷本和雅・大門竜馬・ 飯田拡基
  • Organizer: 日本化学会 第99春季年会 (2019)
• [Presentation] Flavin-iodine-catalyzed oxidative transformations driven by molecular oxygen (2019)
  • Author(s): Hiroki Iida
  • Organizer: 日本化学会 第99春季年会 (2019)-Asian International Symposium - Electrochemistry -
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 高分子に固定化したリボフラビン誘導体の開発とその特異な酸化触媒能 (2018)
  • Author(s): 飯田拡基・酒井拓哉・新田隆裕・荒川幸弘・今田泰嗣
  • Organizer: 第67回高分子討論会
• [Presentation] フラビニウム-ヨウ素触媒を用いたイミダゾ[1,2-a]ピリジンの酸素酸化的スルフェニル化反応 (2018)
  • Author(s): 大門竜馬・出水隆太・飯田拡基
  • Organizer: 2018年日本化学会中国四国支部大会
• [Presentation] カルバメート保護基を有するリボフラビン誘導体を用いたキラルオルガノゲルの開発 (2018)
  • Author(s): 新田隆裕・杉原沙季・LuChenxu・飯田拡基
  • Organizer: 2018年日本化学会中国四国支部大会
• [Presentation] アルコールおよびチオールの酸素酸化反応におけるリボフラビン誘導体の光触媒能 (2018)
  • Author(s): 岡真里奈・飯田拡基
  • Organizer: 2018年日本化学会中国四国支部大会
• [Presentation] フラビニウム-ヨウ素触媒を用いた分子状酸素によるピラゾロンのスルフェニル化反応 (2018)
  • Author(s): 谷本和雅・大門竜馬・飯田拡基
  • Organizer: 2018年日本化学会中国四国支部大会
• [Presentation] Noncovalently Immobilized Cationic Organocatalysts on Anionic Sulfated Chitin: Reusable Heterogeneous Supramolecular Catalysts (2018)
  • Author(s): Hiroki Iida
  • Organizer: International Congress on Pure & Applied Chemistry (ICPAC) 2018
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] フラビニウム-ヨウ素触媒を用いたインドールの酸素酸化的スルフェニル化反応の開発 (2018)
  • Author(s): 大門竜馬・石川達朗・飯田拡基
  • Organizer: 日本化学会 第98春季年会 (2018)
• [Presentation] 共役拡張型ビスリボフラビンを有するレドックス高分子の開発と触媒的酸素酸化反応への応用 (2018)
  • Author(s): 新田隆裕・岡田和也・飯田拡基
  • Organizer: 日本化学会 第98春季年会 (2018)
• [Presentation] フラビン－ヨウ素触媒を用いた分子状酸素によるトシルヒドラゾンと硫黄の酸化的チアジアゾール環形成反応 (2017)
  • Author(s): 石川達朗・飯田拡基
  • Organizer: 日本化学会 第97春季年会 (2017)
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学、神奈川県
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] 非共有結合を用いてキチン誘導体に固定化したキラル有機分子触媒の合成と不斉Diels-Alder反応への応用 (2017)
  • Author(s): 渡部未来・飯田拡基
  • Organizer: 日本化学会 第97春季年会 (2017)
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学、神奈川県
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] イオン間相互作用を用いてアニオン性キチン誘導体に固定化した不均一系フラビニウム触媒の開発 (2017)
  • Author(s): 酒井拓哉・雲井拓磨・渡部未来・荒川幸弘・今田泰嗣・飯田拡基
  • Organizer: 日本化学会 第97春季年会 (2017)
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学、神奈川県
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] Riboflavin-Derived Redox Organocatalysts for Oxidative Transformations (2017)
  • Author(s): Hiroki Iida
  • Organizer: International Congress on Pure & Applied Chemistry (ICPAC) 2017
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] フラビン骨格を基盤とする触媒および機能性材料の開発 (2017)
  • Author(s): 飯田拡基
  • Organizer: 第３３回若手化学者のための化学道場
• [Presentation] 不均一系キチン担持フラビニウム触媒の開発と 過酸化水素による触媒的酸化反応への応用 (2017)
  • Author(s): 酒井拓哉・渡部未来・荒川幸弘・今田泰嗣・飯田拡基
  • Organizer: 第３３回若手化学者のための化学道場
• [Presentation] フラビニウム-ヨウ素触媒を用いたインドールの低環境負荷型酸化的スルフェニル化反応 (2017)
  • Author(s): 大門竜馬・石川達朗・飯田拡基
  • Organizer: 第３３回若手化学者のための化学道場
• [Presentation] エテニレン架橋型ビスリボフラビンを有する高分子の合成とその酸化還元能の応用 (2017)
  • Author(s): 新田隆裕・岡田和也・飯田拡基
  • Organizer: 第３３回若手化学者のための化学道場
• [Presentation] イオン間相互作用により硫酸化キチンに固定化したフラビニウム触媒の開発 (2017)
  • Author(s): 飯田拡基・酒井拓哉・渡部未来・荒川幸弘・今田泰嗣
  • Organizer: 第66回高分子討論会
• [Presentation] 硫酸化キチン担持フラビニウム触媒の開発とその酸化触媒能 (2017)
  • Author(s): 酒井拓哉・渡部未来・荒川幸弘・今田泰嗣・飯田拡基
  • Organizer: 第7回 CSJ化学フェスタ2017
• [Presentation] 不均一系高分子触媒として機能するフラビニウム-アニオン性キチン錯体の開発とその酸化触媒能 (2017)
  • Author(s): 酒井拓哉・渡部未来・荒川幸弘・今田泰嗣・飯田拡基
  • Organizer: 第50回酸化反応討論会
• [Presentation] レドックス有機分子触媒を用いたトシルヒドラゾンの酸素酸化的含窒素ヘテロ環形成反応 (2017)
  • Author(s): 石川達朗・木村真麻・飯田拡基
  • Organizer: 第50回酸化反応討論会
• [Presentation] O－およびN－硫酸化したキチン誘導体を用いた不均一系有機分子触媒の開発 (2017)
  • Author(s): 渡部未来・酒井拓哉・飯田拡基
  • Organizer: 2017年日本化学会中国四国支部大会
• [Presentation] フラビニウム-ヨウ素触媒を用いた分子状酸素によるインドールのスルフェニル化反応 (2017)
  • Author(s): 大門竜馬・石川達朗・飯田拡基
  • Organizer: 2017年日本化学会中国四国支部大会
• [Presentation] エテニレン架橋型ビスリボフラビンを主鎖に有する高分子の開発とその酸化触媒能 (2017)
  • Author(s): 新田隆裕・岡田和也・飯田拡基
  • Organizer: 2017年日本化学会中国四国支部大会
• [Presentation] フラビン－ヨウ素触媒を用いたトシルヒドラゾンと硫黄による酸素酸化チアジアゾール環形成反応 (2016)
  • Author(s): 石川達朗・飯田拡基
  • Organizer: 第49回酸化反応討論会
  • Place of Presentation: 徳島大学、徳島県
  • Year and Date: 2016-11-12
• [Presentation] 種々のカウンターアニオンを有する1,10-架橋型フラビニウムカチオンの酸化触媒能と高分子担持触媒への応用 (2016)
  • Author(s): 酒井拓哉・雲井拓磨・渡部未来・荒川幸弘・今田泰嗣・飯田拡基
  • Organizer: 第49回酸化反応討論会
  • Place of Presentation: 徳島大学、徳島県
  • Year and Date: 2016-11-12
• [Presentation] 種々のカウンターアニオンを有する1, 10－架橋型フラビン誘導体の合成と触媒的酸化反応への応用 (2016)
  • Author(s): 雲井拓磨・飯田拡基
  • Organizer: 2016年日本化学会中国四国支部大会
  • Place of Presentation: 香川大学、香川県
  • Year and Date: 2016-11-05
• [Presentation] 光学活性第二級アンモニウムカチオンを担持した硫酸化キチンの合成とその不斉触媒能 (2016)
  • Author(s): 渡部未来・飯田拡基
  • Organizer: 2016年日本化学会中国四国支部大会
  • Place of Presentation: 香川大学、香川県
  • Year and Date: 2016-11-05
• [Presentation] フラビニウム塩触媒の酸化反応に対するアニオン効果とヨウ素触媒系への応用 (2016)
  • Author(s): 石川達朗・野村圭佑・飯田拡基
  • Organizer: 2016年日本化学会中国四国支部大会
  • Place of Presentation: 香川大学、香川県
  • Year and Date: 2016-11-05
• [Presentation] 1,10-架橋型フラビニウムカチオンをイオン間相互作用により担持した硫酸化キチン誘導体の合成と触媒的酸化反応への応用 (2016)
  • Author(s): 酒井拓哉・渡部未来・荒川幸弘・今田泰嗣・飯田拡基
  • Organizer: 2016年日本化学会中国四国支部大会
  • Place of Presentation: 香川大学、香川県
  • Year and Date: 2016-11-05
• [Presentation] イオン間相互作用により有機分子触媒を担持した硫酸化キチン誘導体の合成と触媒能 (2016)
  • Author(s): 飯田拡基・渡部未来・ 酒井拓哉
  • Organizer: 第３０回日本キチン・キトサン学会大会
  • Place of Presentation: ウエスタ川越、埼玉県
  • Year and Date: 2016-08-18
• [Presentation] キラルな高次構造を有するリボフラビン含有機能性高分子の開発 (2016)
  • Author(s): 飯田拡基
  • Organizer: 「分子を使った寄せ木細工」～自己組織化したソフトマテリアルが織りなす「かたち」と機能
  • Place of Presentation: 島根大学教育学部、島根県
  • Year and Date: 2016-05-27
  • Invited
• [Remarks] 島根大学分子機能化学研究室
  • URL: http://www.ipc.shimane-u.ac.jp/fmchem/index.html
• [Remarks] 島根大学 分子機能化学研究室
  • URL: http://www.ipc.shimane-u.ac.jp/fmchem/index.html
• [Remarks] 島根大学 大学院総合理工学研究科 分子機能化学研究室
  • URL: http://www.ipc.shimane-u.ac.jp/fmchem/index.html