キラルケイ素分子の精密合成法開発と新規生物活性分子創製への展開
| Project/Area Number |
20H02743
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 33020:Synthetic organic chemistry-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
井川 和宣 九州大学, 先導物質化学研究所, 助教 (80401529)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
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| Keywords | キラルケイ素分子 / 精密合成 / 不斉合成 / 生物活性 / ケイ素不斉 / キラルシラオキサン / ナトリウムチャネル / 有機合成化学 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，「ケイ素ゆえの物性や反応性」に立脚した精密合成法を開発し，またそれを応用して特異な生物活性を有するキラルケイ素分子を設計，合成することを目指す．より具体的には，キラルケイ素分子の精密合成法開発として1）高反応性キラルケイ素分子の立体化学挙動の理解と制御，2）複雑なキラルケイ素分子の合成に有用なケイ素不斉合成素子の開発，に取り組む．その後，それらの精密合成法を応用して，キラルケイ素生物活性分子の創製を目指す．具体的には，1）生物活性を有するシラシクロペンタンの合成とその構造活性相関，2）生物活性キラル天然物のケイ素アナログの不斉全合成を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度の研究では新しいキラルケイ素分子としてベンゼン環と5員環シリルエーテルが縮環したキラルシラジヒドロイソベンゾフランを設計し，その新規合成法を開発するとともに，立体化学と反応性について詳細に解析した．また，キラルシリカートなどの動的立体化学挙動を解析するためのマイクロフロー分析法を開発した．
1）キラルシラジヒドロイソベンゾフランの合成：検討の結果，ジアルコキシシランの分子内求核置換反応による環化反応を用いる合成法と，ジヒドロシランとベンジルアルコール誘導体の脱水素環化による合成法を開発することに成功した．分子内求核置換反応はケイ素上に嵩高い置換基を有するシラジヒドロイソベンゾフランの合成に適しており，6員環シリルエーテルが縮環したキラルシライソクロマンの合成に応用することも可能であった．一方，脱水素環化反応は多様なジヒドロシランとベンジルアルコール誘導体を組み合わせて用いることができることから，本法を用いて様々な置換基を有するキラルシラジヒドロイソベンゾフランを合成することに成功した．
2）キラルシラジヒドロイソベンゾフランの構造解析：キラル固定相を用いたHPLCによってエナンチオマーを分離することに成功し，そのキラリティーの存在を明らかにするとともに，光学活性体の調製に成功した．
3）キラルシラジヒドロイソベンゾフランの反応：光学活性なキラルシラジヒドロイソベンゾフランに対してアルキルリチウムを作用させた結果，速やかに求核置換反応が進行することが，また，その光学純度がほぼ保持されることが明らかとなった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでの検討によって，キラルシラシクロペンタン類やキラルシラオキサン類に加えてキラルシラジヒドロイソベンゾフランやキラルシライソクロマンの合成法を確立した．それらのエナンチオマーがキラル固定相を用いたHPLCによって分離可能であることを明らかにするとともに，光学活性体を調製することにも成功した．また，キラルシラシクロペンタンの環拡大転位やキラルシラジヒドロイソベンゾフランの立体特異的な求核置換反応の開発にも成功した．これらの新規キラルケイ素分子を不斉合成素子として活用することで，さらに多様なキラルケイ素分子を効率的に合成することが可能となる．また，これまでに合成したキラルシラシクロペンタン類やキラルシラオキサン類，キラルシラカルボン酸類，またそれらの反応性や生物活性について多くの知見を得ている．これらの進捗状況から鑑みて，本研究は概ね順調に進展していると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
キラルシラジヒドロイソベンゾフランの求核置換反応によって不斉ケイ素を有する様々なキラルベンジルアルコール誘導体を合成して，更なる変換について検討する．シラ糖やシラオキサン骨格を有する天然物のケイ素アナログ合成については，キラルシラシクロペンタンを不斉合成素子として用いる手法によって引き続き検討する．また，ナトリウムチャネルに対する結合活性を示すアミノシラシクロペンタンについては，ケイ素上の置換基と立体化学がその活性に及ぼす効果についてより詳細に検討する．さらに，最近，我々が開発したアルコキシビニルシランのオゾン酸化を応用して，キラルαアミノ酸のケイ素アナログ合成などに展開する計画である．これら，キラルケイ素分子の立体選択的な変換反応の開発と並行して，新たなキラルケイ素不斉合成素子を設計し，そのエナンチオ選択的な不斉合成法の開発についても取り組む計画である．
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Report
(2 results)
Research Products
(15 results)
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[Journal Article] キラルシラシクロペンタン類の立体分岐合成2021
Author(s)
Akihiro Kuroo, Daisuke Yoshihiro, Kazunobu Igawa, and Katsuhiko Tomooka
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Journal Title
九州大学大学院総合理工学府報告
Volume: 42
Pages: 18-21
NAID
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Peer Reviewed / Open Access
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