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Diboronic Acid Anhydride-Catalyzed Direct Peptide Bond Formations

Research Project

Project/Area Number 19K07000
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 47010:Pharmaceutical chemistry and drug development sciences-related
Research InstitutionKitasato University

Principal Investigator

Shimada Naoyuki  北里大学, 薬学部, 講師 (00455601)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords有機ホウ素触媒 / 触媒反応 / ジボロン酸無水物 / 脱水縮合 / ペプチド / セリン / トレオニン / 化学選択性 / 脱す縮合 / β-ヒドロキシ-α-アミノ酸 / Weinrebアミド / 天然物合成 / 基質支配型反応 / 有機ホウ素化合物 / ボロン酸 / アミド化 / ヒドロキシカルボン酸 / アミノ酸 / 化学選択的分子変換 / ホウ素 / 触媒
Outline of Research at the Start

近年、生命科学研究の分野において、ペプチドを素材とする機能性分子ツールの需要が急速に増加している。これらペプチド分子ツールを創製するための技術的基盤となるのがペプチドの化学合成である。我々は、最も効率的な分子変換技術である触媒反応に着目し、いまだ未開拓の分野であるペプチドの触媒的化学合成法の開発に挑む。研究の基盤となるのは、これまで独自に検討を重ねてきた新規二核ホウ素触媒の創出である。本研究の進展により、ペプチド合成の高効率化が達成されるならば、創薬および生命現象解明の発展に寄与することが期待される。

Outline of Final Research Achievements

We report the catalytic direct peptide bond formations via dehydrative condensation of β-hydroxy-α-amino acids, affording the serine, threonine, or β-hydroxyvaline-derived peptides in high to excellent yields with high functional group tolerance, minimum epimerization, and excellent chemoselectivity. The key to the success of these atom-economical transformations is the use of diboronic acid anhydride catalyst for the hydroxy-directed reactions.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近年,低分子医薬品と抗体医薬品の利点を併せ持つ中分子医薬品の開発が盛んに行われており,中でもペプチドに注目が寄せられている。ペプチド医薬品を開発するためには,ペプチドの効率的かつ環境調和性の高い化学合成手法が不可欠である。私たちが今回開発したジボロン酸無水物触媒を用いたペプチド結合形成反応は,入手容易なアミノ酸基質から直截的かつ位置選択的に所望とするペプチドを化学合成するために有用であった。本研究成果は将来的に,新たなペプチド医薬品候補化合物の探索やペプチド医薬品の低コスト化に貢献できる可能性を秘めている。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (37 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 9 results) Presentation (26 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 7 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Boronic Acid-Catalyzed Final-Stage Site-Selective Acylation for the Total Syntheses of <i>O</i>-3′-Acyl Bisabolol β-D-Fucopyranoside Natural Products and Their Analogues2021

    • Author(s)
      Nakamura Yuki、Ochiai Takayuki、Makino Kazuishi、Shimada Naoyuki
    • Journal Title

      Chemical and Pharmaceutical Bulletin

      Volume: 69 Issue: 3 Pages: 281-285

    • DOI

      10.1248/cpb.c20-00834

    • NAID

      130007993055

    • ISSN
      0009-2363, 1347-5223
    • Year and Date
      2021-03-01
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  • [Journal Article] Boronic Acid-Catalyzed Regioselective Koenigs-Knorr-Type Glycosylations2021

    • Author(s)
      Shimada Naoyuki、Sugimoto Tomoya、Noguchi Mao、Ohira Chikako、Kuwashima Yutaro、Takahashi Naoya、Sato Noriko、Makino Kazuishi
    • Journal Title

      The Journal of Organic Chemistry

      Volume: 86 Issue: 8 Pages: 5973-5982

    • DOI

      10.1021/acs.joc.1c00130

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  • [Journal Article] Direct Synthesis of N-Protected Serine- and Threonine-Derived Weinreb Amides via Diboronic Acid Anhydride-Catalyzed Dehy- drative Amidation: Application to the Concise Synthesis of Garner’s Aldehyde2021

    • Author(s)
      Shimada Naoyuki, Ohse Naoki, Takahashi Naoya, Urata Sari, Koshizuka Masayoshi, Makino Kazuishi
    • Journal Title

      Synlett

      Volume: 32 Issue: 10 Pages: 1024-1028

    • DOI

      10.1055/s-0037-1610773

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  • [Journal Article] Synthesis of Weinreb amides using diboronic acid anhydride-catalyzed dehydrative amidation of carboxylic acids2020

    • Author(s)
      Shimada Naoyuki、Takahashi Naoya、Ohse Naoki、Koshizuka Masayoshi、Makino Kazuishi
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 56 Issue: 86 Pages: 13145-13148

    • DOI

      10.1039/d0cc05630h

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  • [Journal Article] Diboronic Acid Anhydride-Catalyzed Direct Peptide Bond Formation Enabled by Hydroxy-Directed Dehydrative Condensation2020

    • Author(s)
      Koshizuka Masayoshi、Makino Kazuishi、Shimada Naoyuki
    • Journal Title

      Organic Letters

      Volume: 22 Issue: 21 Pages: 8658-8664

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.0c03252

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    • Author(s)
      Naoyuki Shimada, Yuki Nakamura, Takayuki Ohiai, Kazuishi Makino
    • Journal Title

      Org. Lett.

      Volume: 21 Issue: 10 Pages: 3789-3794

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.9b01231

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  • [Journal Article] Diboronic Acid Anhydrides as Effective Catalysts for the Hydroxy-Directed Dehydrative Amidation of Carboxylic Acids2019

    • Author(s)
      Naoyuki Shimada, Mai Hirata, Masayoshii Koshizuka, Naoki Ohse, Ryoto Kaito, Kazuishi Makino
    • Journal Title

      Org. Lett.

      Volume: 21 Issue: 11 Pages: 4303-4308

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.9b01484

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    • Author(s)
      Naoyuki Shimada, Kenji Fukuhara, Sari Urata, Kazuishi Makino
    • Journal Title

      Org. Biomol. Chem.

      Volume: 17 Issue: 31 Pages: 7325-7329

    • DOI

      10.1039/c9ob01445d

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    • Author(s)
      Sari Urata, Shinya Nojima, Kazuishi Makino, Naoyuki Shimada
    • Journal Title

      Synlett

      Volume: 30 Issue: 20 Pages: 2300-2304

    • DOI

      10.1055/s-0039-1690236

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      Shimada Naoyuki
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      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021 (Pacifichem 2021)
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      嶋田 修之
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      嶋田 修之
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      嶋田 修之
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      篠田 開人,腰塚 正佳,嶋田 修之,牧野 一石
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      嶋田 修之
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      中村 優生,嶋田 修之,牧野 一石
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      高橋那央也,大瀬尚希,嶋田修之,牧野一石
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      高橋那央也,嶋田修之,牧野一石
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  • [Book] Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 2,6-Bis(trifluoromethyl)phenylboronic Acid2020

    • Author(s)
      Shimada, N. Makino, K.
    • Total Pages
      2
    • Publisher
      Wiley
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  • [Remarks] 北里大学薬学部 医薬品化学教室ホームページ

    • URL

      http://www.pharm.kitasato-u.ac.jp/medicinal/Welcome.html

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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