Synthesis of Partially Flurinated Sugars

• Project/Area Number: 16K05845
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Bio-related chemistry
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: NOKAMI Toshiki 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (60402963)
• Research Collaborator: HAYASHI shiho ; KURODA kana
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2016: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: フッ素 / 光学分割 / リパーゼ / 糖 / 有機化学 / 糖鎖 / フッ素化学

Outline of Final Research Achievements

We have developed a short synthesis of partially fluorinated carbohydrates from bromofluoroethylacetate as an achiral building block. Four different partially fluorinated carbohydrates have been synthesized by changing Lewis acids in Mukaiyama aldol reaction which is a key step of this synthesis. Kinetic resolution of the intermediates by using Novozym435 enables preparation of chiral intermediates. Finally we achieved synthesis of chiral partially fluorinated carbohydrates.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまで非天然の単糖は天然に存在する単糖を出発物質として誘導する場合が多く、今回合成標的としたポイントフッ素化糖についても同様であった。そこで我々はポイントフッ素化糖を石油由来の小分子を出発原料にして、単工程で合成することを目指した。その結果、向山アルドール反応を鍵工程としたポイントフッ素化糖の合成に成功し、酵素（リパーゼ）を用いることで光学活性なポイントフッ素化糖の合成も達成した。このようなポイントフッ素化糖は糖関連酵素の阻害剤として機能する可能性があり、有用分子の新規合成法の開発につながったと考えている。

Research Products

• [Journal Article] Synthesis of gem-Difluoromethylene Containing Cycloalkenes via Ring-opening Reaction of gem-Difluorocyclopropanes and Subsequent RCM Reaction (2019)
  • Author(s): Masuhara, Y.; Tanaka,T.; Takenaka, H.; Hayase, S.; Nokami, T.; Itoh, T.*
  • Journal Title: J. Org. Chem. Volume: 84 Issue: 9 Pages: 5440-5449
  • DOI: 10.1021/acs.joc.9b00415
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of 2,2-difluoro-homoallylic alcohols via ring-opening of gem-difluorocyclopropane and aerobic oxidation by photo-irradiation in the presence of an organic pigment (2018)
  • Author(s): Takenaka, H.; Masuhara, Y.; Narita, K.; Nokami, T.; Itoh, T.*
  • Journal Title: Organic & Biomol. Chem. Volume: 16 Issue: 33 Pages: 6106-6114
  • DOI: 10.1039/c8ob01740a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ionic Liquid Tag with Multiple Functions in Electrochemical Glycosylation (2016)
  • Author(s): Nokami, T.; Sasaki, N.; Isoda, Y.; Itoh, T.
  • Journal Title: ChemElectroChem Volume: 3 Issue: 12 Pages: 2012-2016
  • DOI: 10.1002/celc.201600311
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Improved Performance of a Conducting-Bridge Random Access Memory using Ionic Liquids (2016)
  • Author(s): Harada, A.; Yamaoka, H.; Tojo, S.; Watanabe, K.; Sakaguchi, A.; Kinoshita, K.; Kishida, S.; Fukaya, Y.; Matsumoto, K.; Hagiwara,R.; Sakaguchi, H.; Nokami, T.; Itoh, T.
  • Journal Title: Journal of Materials Chemistry Volume: 4 Issue: 30 Pages: 7215-7222
  • DOI: 10.1039/c6tc01486k
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Extraction of polysaccharides from Japanese cedar using phosphonate-derived polar ionic liquids having functional groups (2016)
  • Author(s): Fukaya, Y.; Asai, R-i.; Kadotani, S.; Nokami, T.; Itoh, T.
  • Journal Title: Bulletin of Chemical Society of Japan Volume: 89 Pages: 879-886
  • NAID: 130005464963
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Generation, Characterization, and Reactions of Thionium Ions Based on the Indirect Cation Pool Method (2016)
  • Author(s): Akihiro Shimizu, Keiji Takeda, Shota Mishima, Kodai Saito, Songhee Kim, Toshiki Nokami, Jun-ichi Yoshida*
  • Journal Title: Bull. Chem. Soc. Jpn. Volume: 89 Issue: 1 Pages: 61-66
  • DOI: 10.1246/bcsj.20150323
  • NAID: 130005119459
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] CO2 Solubility in Ether Functionalized Ionic Liquids on Mole Fraction and Molarity Scales (2016)
  • Author(s): Kanakubo, M.; Makino, T.; Taniguchi, T.; Nokami, T.; Itoh, T.
  • Journal Title: ACS Sustainable Chemistry & Engineering Volume: 4 Issue: 2 Pages: 525-535
  • DOI: 10.1021/acssuschemeng.5b00960
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 向山アルドール反応を用いた光学活性ポイントフッ素化糖合成 (2019)
  • Author(s): 黒田佳奈、林詩穂、野上敏材、伊藤敏幸
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] De Novo Synthesis of Partially Fluorinated Carbohydrates (2018)
  • Author(s): Toshiki Nokami, Shiho Hayashi, Kana Kuroda, Toshiyuki Itoh
  • Organizer: The 29th International Carbohydrate Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 向山アルドール反応を用いたポイントフッ素化糖のDe Novo合成 (2018)
  • Author(s): 黒田佳奈、林詩穂、野上敏材、伊藤敏幸
  • Organizer: 第37回日本糖質学会
• [Presentation] 向山アルドール反応を用いたポイントフッ素化糖のDe Novo合成 (2018)
  • Author(s): 黒田佳奈、林詩穂、野上敏材、伊藤敏幸
  • Organizer: 第41回フッ素化学討論会
• [Presentation] 向山アルドール反応を鍵反応としたポイントフッ素化糖の作り分け (2018)
  • Author(s): 黒田佳奈、林詩穂、野上敏材、伊藤敏幸
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] 含フッ素糖のDe Novo 合成 (2018)
  • Author(s): 野上敏材
  • Organizer: 第1回糖化学フォーラム
• [Presentation] 酵素による速度論的光学分割を用いた光学活性ポイントフッ素化糖の合成 (2017)
  • Author(s): 林詩穂、塚原綾菜、高柳惠輔、野上敏材、伊藤敏幸
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学日吉キャンパス
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] 光学活性ポイントフッ素化糖のDe Novo合成 (2017)
  • Author(s): 林詩穂、野上敏材、伊藤敏幸
  • Organizer: 第40回フッ素化学討論会
• [Presentation] リパーゼによる光学分割を鍵反応とする光学活性ポイントフッ素化糖の合成 (2016)
  • Author(s): 林詩穂、塚原綾菜、高柳惠輔、野上敏材、伊藤敏幸
  • Organizer: 第39回フッ素化学討論会
  • Place of Presentation: アバンセ（佐賀市）
  • Year and Date: 2016-09-29
• [Remarks] 鳥取大学工学部化学バイオ系学科 野上有機合成化学研究室 ホームページ
  • URL: http://www.chem.tottori-u.ac.jp/~itoh/
• [Remarks] 鳥取大学大学院持続性社会創生科学研究科伊藤研究室
  • URL: http://www.chem.tottori-u.ac.jp/~itoh/