| Project/Area Number |
19J23157
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 47010:Pharmaceutical chemistry and drug development sciences-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
坂井 健太郎 東京大学, 薬学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | アミン / ゲルマニウム触媒 / アルコール / ホウ素触媒 / ケイ素触媒 / ボレート / シリケート / HAT触媒 / 炭素－水素結合官能基化 / 光触媒 / 水素原子移動触媒 / 結合弱化触媒 / 位置選択性 / ラジカル / 均一系触媒 / 有機合成化学 / C-H結合官能基化 / フォトレドックス触媒 / 水素原子移動 / 水素原子移動（HAT）触媒 / ハイブリッド触媒 |
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| Outline of Research at the Start |
化合物中に普遍に存在するsp3炭素-水素結合を位置選択的かつ触媒的に変換する手法は精密有機合成上重要であり、医薬品開発を革新し得る高いポテンシャルを秘めている。本研究課題では、sp3炭素-水素結合を高反応性炭素ラジカルへと変換する水素原子移動触媒に着目し、触媒が基質を認識することで初めて触媒活性化が起き、基質-触媒複合体から位置選択的sp3炭素-水素結合変換が進行する新規触媒の開発を行う。触媒が認識する基質中の構造は特殊な構造ではなく、天然物および医薬品構造中に幅広く見られるアルコール構造である。
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請時の予定とは異なるが、昨年度と同様に結合弱化触媒による特定のC(sp3)-H結合の結合弱化現象を活用した新規触媒反応開発に取り組んだ。昨年度までは、アルコール認識部位としてホウ素やケイ素触媒を用い、基質のアルコールとのボレートおよびシリケート形成による結合弱化現象を利用したアルコールα位C(sp3)-H結合選択的なアルキル化反応を開発していた。
結合弱化触媒を開発し、光触媒、HAT触媒と組み合わせ、位置選択的なC(sp3)-H結合官能基化に活用した反応は、前述の私の反応2種類を含め、数例が知られている。しかし、既報の結合弱化触媒はすべてアルコールとの結合形成によってアルコールα位C(sp3)-H結合弱化を引き起こすものであり、他の官能基近傍のC(sp3)-H結合弱化を引き起こす触媒は知られていなかった。そこで、アルコール以外を対象とした結合弱化触媒の開発に取り組むこととした。ここで、アミンはアルコールと同様に医薬品、農薬、天然物中に幅広く見られる構造であり、アミンα位C(sp3)-H結合官能基化はケミカルスペース拡張につながる有用な反応であるため、アミンを対象とした結合弱化触媒開発に取り組んだ。
計算化学主導でアミンを対象とした結合弱化現象を探索したところ、アミンがゲルマニウム触媒と複合体を形成した際に、脂肪族1級アミンのアミンα位C(sp3)-H結合弱化が起きることが示唆された。この計算結果を基に条件検討を行った結果、青色LED光照射下、光触媒、HAT触媒、ゲルマニウム触媒からなるハイブリッド触媒系による脂肪族1級アミンα位C(sp3)-H結合選択的なアルキル化反応の開発に成功した。
また、C(sp3)-H結合官能基化反応以外に加え、これまでの研究で活用してきた計算化学手法を用い、ラジカル種によるペプチド、タンパク質修飾反応開発にも貢献した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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