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Development of catalytic dearomative functionalization of arenes by ligand-controlling reaction space of catalysts

Research Project

Project/Area Number 19K15573
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 33020:Synthetic organic chemistry-related
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

MUTO Kei  早稲田大学, 高等研究所, 講師(任期付) (60778166)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords脱芳香族化 / 脂環式化合物 / パラジウム触媒 / 多成分反応 / 芳香族分子 / シアノヒドリン / 芳香族 / パラジウム / 配位子 / 空間制御 / 分子触媒
Outline of Research at the Start

置換脂環式分子のモジュラー合成法の確立を志向し、金属触媒を用いたベンジルアルコール誘導体の脱芳香族的官能基化反応の開発を行う。本研究で鍵となるのが生成するπ-ベンジル錯体の反応性の制御である。ベンジル位での置換反応を抑制し目的の脱芳香族的反応を優先可能な触媒設計が求められる。本研究では嵩高く、かつ金属中心に反応空間を保持できる傘型構造の配位子の使用を鍵とし、脱芳香族的官能基化反応を達成することを目指す。対象とする化合物は、脱芳香族的反応の後にさらなる変換可能なベンジル位に電子求引性基をもつものとし、多置換脂環式分子の簡便合成法の確立を目指す。

Outline of Final Research Achievements

In this study, it was succeeded to develop dearomative functionalizations to realize the novel synthetic method of alicyclic molecules from planer aromatic molecules. Among various aromatic molecules, this study focused on benzenoids those are the most abundant but difficult to be transformed.
In this study, we succeeded to develop dearomative C-C bond formation of aromatic cyanohydrins as well as bromoarenes. These reaction proceeds even when only one equivalent of arenes were used. Moreover, we showcased the synthetic utility of these methods by elaborating products to highly three-dimensional alicyclic molecules.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

三次元性の高い脂環式分子群は高い生物活性や標的タンパク質選択性を示すため、近年創薬化学において再注目される構造単位である。本研究では、石油資源や医薬品候補化合物群のどちらにも多く見られるユビキタスな分子構造単位である芳香族分子を三次元性の高い分子へ迅速な変換を可能にする新規手法の開発を目指した。本研究の成熟は、複雑三次元構造分子の短工程合成や、迅速な医薬品候補分子探索の助けとなり、有機合成化学の枠を超えて波及効果を及ぶすことができる。
また、短工程合成は廃棄物の少ない分子合成に直結するため、SDGsの要求も満たす。

Report

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

    (23 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 4 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Ester Transfer Reaction of Aromatic Esters with Haloarenes and Arenols by a Nickel Catalyst2020

    • Author(s)
      Isshiki Ryota、Inayama Naomi、Muto Kei、Yamaguchi Junichiro
    • Journal Title

      ACS Catalysis

      Volume: 10 Issue: 5 Pages: 3490-3494

    • DOI

      10.1021/acscatal.0c00291

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  • [Journal Article] Palladium-Catalyzed Mizoroki?Heck Reaction of Nitroarenes and Styrene Derivatives2020

    • Author(s)
      Okita Toshimasa、Asahara Kitty K.、Muto Kei、Yamaguchi Junichiro
    • Journal Title

      Organic Letters

      Volume: 22 Issue: 8 Pages: 3205-3208

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.0c00983

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  • [Journal Article] Dearomative Allylation of Naphthyl Cyanohydrins by Palladium Catalysis: Catalyst-Enhanced Site Selectivity2020

    • Author(s)
      Yanagimoto Aika、Komatsuda Masaaki、Muto Kei、Yamaguchi Junichiro
    • Journal Title

      Organic Letters

      Volume: 22 Issue: 9 Pages: 3423-3427

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.0c00897

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    • Author(s)
      Kayashima Yuki、Komatsuda Masaaki、Muto Kei、Yamaguchi Junichiro
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: - Issue: 7 Pages: 836-839

    • DOI

      10.1246/cl.200216

    • NAID

      130007872569

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    • Author(s)
      Kurosawa Miki B.、Isshiki Ryota、Muto Kei、Yamaguchi Junichiro
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 142 Issue: 16 Pages: 7386-7392

    • DOI

      10.1021/jacs.0c02839

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      Matsushita Kaoru、Takise Ryosuke、Muto Kei、Yamaguchi Junichiro
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 6 Issue: 28 Pages: 7614-7614

    • DOI

      10.1126/sciadv.aba7614

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    • Author(s)
      Kato Hiroki、Musha Itsuki、Komatsuda Masaaki、Muto Kei、Yamaguchi Junichiro
    • Journal Title

      Chemical Science

      Volume: 11 Issue: 33 Pages: 8779-8784

    • DOI

      10.1039/d0sc02881a

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    • Author(s)
      Muto Kei、Okita Toshimasa、Yamaguchi Junichiro
    • Journal Title

      ACS Catalysis

      Volume: 10 Issue: 17 Pages: 9856-9871

    • DOI

      10.1021/acscatal.0c02990

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    • Author(s)
      Komatsuda Masaaki、Kato Hiroki、Muto Kei、Yamaguchi Junichiro
    • Journal Title

      ACS Catalysis

      Volume: 9 Issue: 10 Pages: 8991-8995

    • DOI

      10.1021/acscatal.9b03461

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    • Author(s)
      Ishitobi Kota、Muto Kei、Yamaguchi Junichiro
    • Journal Title

      ACS Catalysis

      Volume: 9 Issue: 12 Pages: 11685-11690

    • DOI

      10.1021/acscatal.9b04212

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      日本化学会 第101回春季年会
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      武藤慶
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      加藤弘基・武者樹・小松田雅晃・武藤慶・山口潤一郎
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      Kei Muto
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      加藤弘基・武者樹・小松田雅晃・武藤慶・山口潤一郎
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      柳本愛華・小松田雅晃・武藤慶・山口潤一郎
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  • [Presentation] パラジウム触媒を用いた芳香族シアノヒドリン誘導体の脱芳香族的アリル化反応の開発2019

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      柳本愛華・小松田雅晃・武藤慶・山口潤一郎
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      第9回CSJ化学フェスタ
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      http://www.jyamaguchi-lab.com/product/ammonium2020

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Published: 2019-04-18   Modified: 2022-01-27  

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