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Ion-pairing cooperative catalysis for fine chemical synthesis from ubiquitous carboxylic acid

Research Project

Project/Area Number 19K22501
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 47:Pharmaceutical sciences and related fields
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

Yazaki Ryo  九州大学, 薬学研究院, 助教 (70635812)

Project Period (FY) 2019-06-28 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywordsカルボン酸 / エンジオラート / ラジカル / 鉄 / エノラート / 触媒 / 重水素 / ユビキタス / 酸化 / アルカリ金属 / バイメタリック / イオンペア
Outline of Research at the Start

αアミノ酸やヒドロキシ酸は、医薬品をはじめとする高機能性材料の構成成分として広く用いられており、ユビキタスなカルボン酸を原料として、α位にヘテロ原子を直接導入できれば、非天然型αーアミノ酸およびヒドロキシ酸合成法として理想的である。そこで本申請課題では、独自のイオンペア協奏機能触媒を用いることでカルボン酸の活性化を基盤としたラジカル型のヘテロ原子導入反応によるαーアミノ酸およびヒドロキシ酸合成法の確立を目的とする。

Outline of Final Research Achievements

The ubiquitous carboxylic acids are ideal starting materials for the synthesis of unnatural α-amino acids and hydroxy acids bearing complex carbon framework and various functional groups. However, the activation of carboxylic acids generally requires the use of a stoichiometric amount of base. We developed a direct catalytic α-oxidation of carboxylic acids by a radical mechanism without stoichiometric amount of external base. In addition, detailed mechanistic study revealed the cooperative actions of iron species and alkali metal ions substantially facilitated the enolization of carboxylic acid.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

カルボン酸はバイオマス資源として、任意の構造ユニットを有するカルボン酸が容易に入手可能である。また従来の高エネルギー消費プロセスで製造される原料と比較して取扱が容易で、様々な機能性分子合成のための有用な原料となる。そのためカルボン酸の効率的な分子変換技術の開発は、多様な機能性分子構築のための強力なツールとなり、社会還元性も高いと考えられる。

Report

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

    (33 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (26 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Amino Acid Schiff Base Bearing Benzophenone Imine As a Platform for Highly Congested Unnatural a-Amino Acid Synthesis2020

    • Author(s)
      Matsumoto, Y.; Sawamura, J.; Murata, Y.; Nishikata, T.; Yazaki, R.; Ohshima, T.
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 142 Issue: 18 Pages: 8498-8505

    • DOI

      10.1021/jacs.0c02707

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Catalytic Aerobic Cross-Dehydrogenative Coupling of Azlactones en Route to α,α-Disubstituted α-Amino Acids2020

    • Author(s)
      Tsuji Taro、Tanaka Takafumi、Tanaka Tsukushi、Yazaki Ryo、Ohshima Takashi
    • Journal Title

      Organic Letters

      Volume: 22 Issue: 11 Pages: 4164-4170

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.0c01248

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Chemoselective Catalytic α-Oxidation of Carboxylic Acids: Iron/Alkali Metal Cooperative Redox Active Catalysis2020

    • Author(s)
      Tanaka Tsukushi、Yazaki Ryo、Ohshima Takashi
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 142 Issue: 9 Pages: 4517-4524

    • DOI

      10.1021/jacs.0c00727

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thionoesters as 1,2-Dipolarophiles for [4+2] Cycloaddition with Cyclobutanones2019

    • Author(s)
      Matsumoto, Y.; Tsuji, T.; Nakatake, D.; Yazaki, R.; Ohshima, T.
    • Journal Title

      Asian J. Org. Chem.

      Volume: - Issue: 7 Pages: 1071-1074

    • DOI

      10.1002/ajoc.201900156

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      2019 Research-status Report
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  • [Journal Article] MECHANISTIC INSIGHT INTO CATALYTIC AEROBIC CHEMOSELECTIVE α-OXIDATION OF ACYLPYRAZOLES2019

    • Author(s)
      Taninokuchi, S.; Yazaki, R.; Ohshima, T.
    • Journal Title

      Heterocycles

      Volume: - Issue: 2 Pages: 906-906

    • DOI

      10.3987/com-18-s(f)58

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  • [Journal Article] Cross-Dehydrogenative Coupling of Carbonyls for Heterocycle Synthesis2019

    • Author(s)
      Yazaki Ryo、Ohshima Takashi
    • Journal Title

      Heterocycles via Cross Dehydrogenative Coupling

      Volume: - Pages: 213-229

    • DOI

      10.1007/978-981-13-9144-6_6

    • ISBN
      9789811391439, 9789811391446
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Recent strategic advances for the activation of benzylic C?H bonds for the formation of C?C bonds2019

    • Author(s)
      Yazaki Ryo、Ohshima Takashi
    • Journal Title

      Tetrahedron Letters

      Volume: 60 Issue: 45 Pages: 151225-151225

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2019.151225

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    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Catalytic α-Oxidation of Carboxylic Acids via Radical Process Radical-Radical Cross Coupling for Unprecedented Amino Acid Synthesis2021

    • Author(s)
      Tsukushi Tanaka, Ryo Yazaki, Takashi Ohshima
    • Organizer
      日本化学会 第101春季年会 (2021)
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  • [Presentation] α-アミノ酸Schiff塩基と炭化水素の触媒的脱水素型クロスカップリング反応の開発2021

    • Author(s)
      辻 汰朗、橋口 佳代子、吉田 真奈、古賀 祐之介、田中 津久志、矢崎 亮、大嶋 孝志
    • Organizer
      日本薬学会第141年会(広島)
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      田中津久志、矢崎亮、大嶋孝志
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      第18回 次世代を担う有機化学シンポジウム
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  • [Presentation] 酸素雰囲気下におけるアズラクトンとインドールの触媒的脱水素型クロスカップリング反応の開発2020

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      辻 汰朗、田中尊書、田中津久志、矢崎亮、大嶋孝志
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      第49回複素環化学討論会
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      辻 汰朗、田中尊書、田中津久志、矢崎亮、大嶋孝志
    • Organizer
      第30回万有福岡シンポジウム
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  • [Presentation] ラジカル機構によるカルボン酸の触媒的α-酸化反応2020

    • Author(s)
      田中津久志、矢崎亮、大嶋孝志
    • Organizer
      有機合成化学協会第117回シンポジウム
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  • [Presentation] 酸素雰囲気下におけるアズラクトンとインドールの触媒的脱水素型クロスカップリング反応の開発2020

    • Author(s)
      辻 汰朗、田中尊書、田中津久志、矢崎亮、大嶋孝志
    • Organizer
      有機合成化学協会第117回シンポジウム
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  • [Presentation] 立体障害型クロスカップリング反応によるα-アミノ酸合成2020

    • Author(s)
      矢崎亮、松本洋平、澤村 淳、村田祐美、西形孝司、大嶋孝志
    • Organizer
      第46回反応と合成の進歩シンポジウム
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ラジカルクロスカップリングによる新規αアミノ酸合成法の開発2020

    • Author(s)
      松本洋平、澤村淳、村田祐美、西形孝司、矢崎亮、大嶋孝志
    • Organizer
      2020年日本化学会九州支部秋期研究発表会
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  • [Presentation] 化学選択性の精密制御のための触媒反応開発2020

    • Author(s)
      矢崎亮
    • Organizer
      日本薬学会第140年会
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    • Invited
  • [Presentation] ラジカル機構によるカルボン酸の触媒的α-酸化反応2020

    • Author(s)
      田中津久志、矢崎亮、大嶋孝志
    • Organizer
      日本薬学会第140年会
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  • [Presentation] 触媒的酸化的クロスカップリング反応を用いたα、β-連続四置換炭素含有α-アミノ酸の合成2020

    • Author(s)
      橋口佳代子、吉田真奈、池田哲、田中津久志、矢崎亮、大嶋孝志
    • Organizer
      日本薬学会第140年会
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  • [Presentation] αーアミノ酸誘導体のβ位アミノ化反応の開発2020

    • Author(s)
      田渕友梨、矢崎亮、大嶋孝志
    • Organizer
      日本薬学会第140年会
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  • [Presentation] The Utility of Thionoesters as 1,2-Dipolarophile for Cycloaddition Reactions2019

    • Author(s)
      Yohei Matsumoto, Daiki Nakatake, Taro Tsuji, Ryo Yazaki, Takashi Ohshima
    • Organizer
      The 27th French-Japanese Symposium on Medicinal and Fine Chemistry
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  • [Presentation] Catalytic Oxidative α-Benzylation of Carboxylic Acid Equivalents2019

    • Author(s)
      Tsukushi Tanaka, Kayoko Hashiguchi, Takafumi Tanaka, Ryo Yazaki and Takashi Ohshima
    • Organizer
      The 1st International Symposium on Hybrid Catalysis
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 酸素雰囲気下におけるアミノ酸誘導体の触媒的脱水素型クロスカップリ ング反応の開発2019

    • Author(s)
      辻 汰朗、田中尊書、田中津久志、矢崎亮、大嶋孝志
    • Organizer
      第56回化学関連支部合同九州大会
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  • [Presentation] Acylpyrazole as Carboxylic Acid Equivalent Platform for Chemoselective Catalysis2019

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      Ryo Yazaki, Seiya Taninokuchi, Keisuke Tokumasu, Tsukushi Tanaka and Takashi Ohshima
    • Organizer
      27th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress (ISHC-27)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] カルボン酸等価体の触媒的酸化的α-ベンジル化反応2019

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      田中津久志、橋口佳代子、田中尊書、矢崎亮、大嶋孝志
    • Organizer
      第36回有機合成化学セミナー
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  • [Presentation] Sterically Congested Cross Coupling Reaction for Amino Acid Synthesis2019

    • Author(s)
      Ryo Yazaki, Yohei Matsumoto, Jun Sawamura, Yumi Murata, Takashi Nishikata, and Takashi Ohshima
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      第66回有機金属化学討論会
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  • [Presentation] 触媒的酸化的クロスカップリング反応を用いたα,β-連続四置換炭素含有α-アミノ酸の合成2019

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      橋口佳代子、吉田真奈、池田哲、田中津久志、矢崎亮、大嶋孝志
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      第45回反応と合成の進歩シンポジウム
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  • [Presentation] ラジカルクロスカップリングによるα,β-連続四置換炭素含有非天然型α-アミノ酸の合成2019

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      松本洋平、澤村淳、村田祐美、西形孝司、矢崎亮、大嶋孝志
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      第116回有機合成シンポジウム2019年【秋】
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      松本洋平、澤村淳、村田祐美、西形孝司、矢崎亮、大嶋孝志
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      第36回日本薬学会九州支部大会
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  • [Presentation] 酸素雰囲気下におけるアミノ酸誘導体の触媒的脱水素型クロスカップリング反応の開発2019

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      辻汰朗、田中尊書、田中津久志、矢崎亮、大嶋孝志
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      第36回日本薬学会九州支部大会
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  • [Presentation] Catalytic α-Oxidation of Carboxylic Acids via Radical Process2019

    • Author(s)
      Tsukushi Tanaka, Ryo Yazaki, Takashi Ohshima
    • Organizer
      International Joint Symposium on Synthetic Organic Chemistry
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  • [Presentation] Chemoselective Catalytic α-Oxidation of Carboxylic Acids2019

    • Author(s)
      Tsukushi Tanaka, Ryo Yazaki, Takashi Ohshima
    • Organizer
      The 2nd Japan Germany Singapore Trilateral Symposium on Precision Synthesis and Catalysis and 4th International Symposium on Precisely Designed Catalysts with Customized Scaffolding
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  • [Presentation] Radical Cross-Coupling of Amino Acid Schiff Bases for Highly Congested Unnatural α-Amino Acid Synthesis2019

    • Author(s)
      Yohei Matsumoto, Jun Sawamura, Yumi Murata, Takashi Nishikata, Ryo Yazaki, Takashi Ohshima
    • Organizer
      The 2nd Japan Germany Singapore Trilateral Symposium on Precision Synthesis and Catalysis and 4th International Symposium on Precisely Designed Catalysts with Customized Scaffolding
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    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-07-04   Modified: 2022-01-27  

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