Development of asymmetric organocatalytic cascade reaction by optically active 2-pyridone

• Project/Area Number: 17K08219
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Chemical pharmacy
• Research Institution: Kanagawa University
• Principal Investigator: Yamada Takeshi 神奈川大学, 工学部, 助教 (00608367)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 有機触媒 / イソシアニド / カスケード反応 / 不斉環境 / インドール / 2-ピリドン / ニトリリウムカチオン / カスケード / 有機分子触媒 / 全合成

Outline of Final Research Achievements

Optically active 2-pyridone containing 1,3-diarylpropane structure was developed. The catalyst efficiently provided alpha-hydroxyamide from (S)-citronellal and tert-octylisocyanide. The diastereoselectivity was slightly higher than achiral 2-pyridone catalyzed reaction. This type of catalyst will be a useful catalyst after optimization of the structure.
Catalytic interrupted Passerini reaction of isocyanide containing indole by 2-pyridone was achieved. This gave fused spiroindoles.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

不斉触媒を用いた多成分連結反応やカスケード反応は、単純な分子から複雑な機能性分子を迅速に合成でき、近年最も注目を浴びている分野の一つである。今回、これまで注目されてこなかった2-ピリドンの性質に目を付け、2-ピリドンの不斉触媒化、および、2-ピリドンを触媒に用いた連続反応に取り組んだ。その結果、立体選択性に課題は残るものの、光学活性2-ピリドンを合成でき、また、インドールを適した位置に有するイソシアニドを用いることにより、一挙に3結合を形成させた縮環型インドリンを合成することができた。本手法により、様々な医薬品候補物質の合成が期待される。

Research Products

• [Journal Article] Synthesis and vitamin D receptor affinity of 16-oxa vitamin D3 analogues (2019)
  • Author(s): Kouta Ibe, Takeshi Yamada and Sentaro Okamoto
  • Journal Title: Organic and Bioorganic Chemistry Volume: 17 Issue: 48 Pages: 10188-10200
  • DOI: 10.1039/c9ob02339a
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Alkyne [2 + 2 + 2] Cyclotrimerization Catalyzed by a Low-Valent Titanium Reagent Derived from CpTiX3 (X = Cl, O-i-Pr), Me3SiCl, and Mg or Zn (2018)
  • Author(s): Sentaro Okamoto, Takeshi Yamada, Yu-ki Tanabe, and Masaki Sakai
  • Journal Title: Organometallics Volume: 37 Issue: 23 Pages: 4431-4438
  • DOI: 10.1021/acs.organomet.8b00678
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and evaluation of antibacterial activity of bottromycins (2018)
  • Author(s): Takeshi Yamada, Miu Yagita, Yutaka Kobayashi, Goh Sennari, Hiroyuki Shimamura, Hidehito Matsui, Yuki Horimatsu, Hideaki Hanaki, Tomoyasu Hirose, Satoshi Omura, Toshiaki Sunazuka
  • Journal Title: Journal of Organic Chemistry Volume: 83 Issue: 13 Pages: 7135-7149
  • DOI: 10.1021/acs.joc.8b00045
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stereo- and substituent-enabled divergent synthesis of 5,6-spiroketal analogs of avermectin containing a triazole function. (2017)
  • Author(s): Takeshi Yamada, Yuki Horimatsu, Tomoyasu Hirose, Akihiro Sugawara, Satoshi Omura and Toshiaki Sunazuka.
  • Journal Title: Tetrahedron Lett. 58 Volume: 58 Issue: 32 Pages: 3119-3124
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2017.06.072
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 低原子価チタン反応剤によるTi(O-i-Pr)4/Me3SiCl/MgによるDual-modeカップリング重合 (2020)
  • Author(s): 木村祐也, 菊田奈菜, 安田葉助, 山田健, 岡本専太郎
  • Organizer: 日本化学会第100春季年会(2020)
• [Presentation] 16-oxa型ビタミンD3誘導体の合成およびVDR結合能活性評価-1 (2020)
  • Author(s): 大上真由, 岡本専太郎, 山田健, 伊部公太
  • Organizer: 日本化学会第100春季年会(2020)
• [Presentation] 16-oxa型ビタミンD3誘導体の合成およびVDR結合能活性評価-2 (2020)
  • Author(s): 伊部公太, 岡本専太郎, 山田健, 大上真由
  • Organizer: 日本化学会第100春季年会(2020)
• [Presentation] 1,6-ジインのNi触媒環化付加重合 (2020)
  • Author(s): 岡部優作, 山田健, 岡本専太郎
  • Organizer: 日本化学会第100春季年会(2020)
• [Presentation] 2-ピリドン類を用いるエステルの触媒的アミノリシス反応 (2020)
  • Author(s): 酒井一樹, 山田健, 岡本専太郎
  • Organizer: 日本化学会第100春季年会(2020)
• [Presentation] 抗マラリア活性を有する(+)-Diatretolの不斉全合成 (2019)
  • Author(s): 高橋脩、廣瀬友靖、君嶋葵、岩月正人、穂苅玲、石山亜紀、山田健、菅原章公、大村智、砂塚敏明
  • Organizer: 第116回有機合成シンポジウム2019年【秋】
• [Presentation] 低原子価チタン反応材によるdual-modeカップリング重合法の開発 (2019)
  • Author(s): 木村祐也、菊田奈菜、安田葉助、山田健、岡本専太郎
  • Organizer: 第9回CSJ化学フェスタ2019
• [Presentation] シロイヌナズナに対する側根成長阻害化合物の開発と作用機序について (2019)
  • Author(s): 山本春佳、小沢早紀、佐野俊市郎、花生瑠汰、中川理絵、山田健、嶋田幸久、岡本専太郎
  • Organizer: 第9回CSJ化学フェスタ2019
• [Presentation] 抗マラリア活性を有するジアトレトールの不斉全合成 (2019)
  • Author(s): 髙橋脩，廣瀬友靖，君嶋葵，岩月正人，石山亜紀，山田健，菅原章公，穂刈玲，大村智，砂塚敏明
  • Organizer: AKPS集会 第11回北里化学シンポジウム
• [Presentation] 抗マラリア活性を有するDiatretolの不斉全合成と網羅的構造活性相関研究 (2019)
  • Author(s): 高橋脩、廣瀬友靖、君嶋葵、岩月正人、穂苅玲、石山亜紀、山田健、菅原章公、佐藤達彦、大村智、砂塚敏明
  • Organizer: 日本薬学会第139年会
• [Presentation] Synthesis of the auxin analogs to clarify the biological activity of IBA (2019)
  • Author(s): Haruka Yamamoto, Misaki Shimada, Takeshi Yamada, Rie Nakagawa, Sentaro Okamoto
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会(2019)
• [Presentation] Synthesis of hyperbranched polymer by CoCl2-6H2O/dipimp/Zn catalyzed [2+2+2] cycloaddition reaction of alkynes (2019)
  • Author(s): Nana Kikuta, Takeshi Yamada, Sentaro Okamoto
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会(2019)
• [Presentation] 二価チタン反応剤によるアルキンの分子内ビニル－およびアレニル－チタン化環化反応 (2018)
  • Author(s): 中田春樹、竹村真太朗、太田登茂樹、山田健、岡本専太郎
  • Organizer: 第8回CSJ化学フェスタ2018
• [Presentation] 抗トリパノソーマ活性を有するマングロマイシン類の単離、構造決定ならびに不斉全合成 (2017)
  • Author(s): 廣瀬友靖、中島琢自、高田拓和、岩月正人、山田健、落合純也、神谷義之、石原拓真、長井賢一郎、松本厚子、石山亜紀、乙黒一彦、塩見和朗、高橋洋子、砂塚敏明、大村智
  • Organizer: 第59回天然有機化合物討論会
• [Presentation] 抗トリパノソーマ活性を有するMangromicin類の全合成 (2017)
  • Author(s): 石原拓真、廣瀬友靖, 高田拓和, 山田健,中島琢自, 高橋洋子, 大村智, 砂塚敏明
  • Organizer: AKPS集会 第10回北里化学シンポジウム
• [Book] 有機分子触媒の開発と工業利用 (2018)
  • Author(s): 山田健, 砂塚敏明
  • Total Pages: 8
  • Publisher: シーエムシー出版