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Development of optically active polyguanidines that function as asymmetric catalysts

Research Project

Project/Area Number 21K05169
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 35010:Polymer chemistry-related
Research InstitutionThe University of Tokushima

Principal Investigator

ARAKAWA Yukihiro  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (70709203)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords高分子触媒 / 不斉触媒 / グアニジン / 重付加反応 / 不斉反応
Outline of Research at the Start

ジアミンとビスカルボジイミドの重付加反応によるポリグアニジン合成は半世紀前に発表された最初の論文以後、なぜか全く脚光を浴びていない。研究代表者は、有機化学反応のための触媒開発の一環として、これをグアニジン型不斉触媒の設計に応用することを着想した。
本研究では、研究代表者が独自に見出したキラルジアミンとビスカルボジイミドの付加反応に基づくグアニジン集積法を活用し、グアニジン型不斉触媒としての機能発現を指向して設計した様々な光学活性グアニジン集積体の合成法を確立する。また、それらの不斉触媒としての有用性・実用性を明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

We synthesized various optically active polyguanidines by the polyaddition reaction of chiral diamines and biscarbodiimides and demonstrated their potential as practical polymeric asymmetric catalysts.
(1) We verified the behavior of equimolar and non-equimolar reactions between chiral secondary diamines and biscarbodiimides to demonstrate the mechanism of the polyaddition reaction. (2) We established a method for preparing biscarbodiimides with alkynyl spacers and demonstrated their polyaddition reaction with chiral primary diamines. (3) We demonstrated the Bronsted base catalysis of optically active polyguanidines and developed the method to design chiral polymeric catalysts by utilizing their noncovalent modification with achiral phosphoric acid diesters.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

キラルなジアミンとビスカルボジイミドの重付加反応に関する研究は前例が無いため、本研究の成果は不斉触媒に限らず様々な機能性高分子材料の設計指針となる重合反応の開発として学術的に極めて重要である。また、当重付加反応による光学活性ポリグアニジンの合成ならびにアキラルリン酸ジエステルによるその非共有結合修飾は、容易に再利用可能な不斉ブレンステッド塩基触媒を極めて迅速かつ簡便に創製可能な実用性の高い手法であり、その端緒を拓いた本研究成果の社会的意義は大きい。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Synthesis of alkynyl spacer-containing chiral polyguanidines and their noncovalent modification for organocatalyst design2024

    • Author(s)
      Daiki Mori, Keiji Minagawa, Fumitoshi Yagishita, Miyuki Oshimura, Tomohiro Hirano, Yasushi Imada, Yukihiro Arakawa
    • Journal Title

      Molecular Catalysis

      Volume: 557 Pages: 113973-113973

    • DOI

      10.1016/j.mcat.2024.113973

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Immobilization of a flavin molecule onto poly(methacrylic acid)s and its application in aerobic oxidation catalysis: effect of polymer stereoregularity2023

    • Author(s)
      Yukihiro Arakawa, Yoshiko Sogabe, Keiji Minagawa, Miyuki Oshimura, Tomohiro Hirano, Koichi Ute, Yasushi Imada
    • Journal Title

      Organic & Biomolecular Chemistry

      Volume: 21 Issue: 2 Pages: 289-293

    • DOI

      10.1039/d2ob01834a

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Noncovalent Modification Strategy with Achiral Phosphoric Acid Diesters for Designing a Chiral Bronsted Base Organocatalyst2022

    • Author(s)
      Momoko Hara, Aya Ogawa, Keiji Minagawa, Yasushi Imada, Yukihiro Arakawa
    • Journal Title

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      Volume: 95 Issue: 4 Pages: 553-555

    • DOI

      10.1246/bcsj.20210462

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Synthesis of Optically Active Polyguanidines by Polyaddition Reaction of Biscarbodiimides with Chiral Diamines2021

    • Author(s)
      Momoko Hara, Keiji Minagawa, Yasushi Imada, Yukihiro Arakawa
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 6 Issue: 48 Pages: 33215-33223

    • DOI

      10.1021/acsomega.1c05892

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] アルキニルスペーサー含有キラルポリグアニジンの合成とその非共有結合修飾による有機触媒設計2024

    • Author(s)
      森 大騎,南川慶二,荒川幸弘
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Bronsted塩基触媒およびLewis塩基触媒としての両機能を有するキラル有機塩の設計2024

    • Author(s)
      古下 荘治朗,南川慶二,荒川幸弘
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 高分子主鎖へのグアニジン官能基の組込みとその非共有結合修飾による有機触媒設計2023

    • Author(s)
      森 大騎,南川慶二,荒川幸弘
    • Organizer
      第72回高分子討論会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] アルキニルスペーサーを有するビスカルボジイミドとキラルジアミンとの重付加反応による光学活性ポリグアニジンの合成とその不斉触媒作用2023

    • Author(s)
      森 大騎, 南川慶二, 今田泰嗣, 荒川幸弘
    • Organizer
      日本化学会 第103春季年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] アルキニルスペーサー含有ビスカルボジイミドとキラルジアミンの重付加反応による光学活性ポリグアニジンの合成とその触媒作用2022

    • Author(s)
      森 大騎, 南川慶二, 今田泰嗣, 荒川幸弘
    • Organizer
      第37回中国四国地区高分子若手研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] アルキニルスペーサーを有する新規ビスカルボジイミドの合成とキラルジアミンとの重付加反応2022

    • Author(s)
      森 大騎, 原 桃子, 南川慶二, 今田泰嗣, 荒川幸弘
    • Organizer
      2022年日本化学会中国四国支部 広島大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] キラルなジアミンとビスカルボジイミドの重付加反応による光学活性ポリグアニジンの合成とその触媒作用2022

    • Author(s)
      荒川幸弘, 森 大騎, 原 桃子, 南川慶二, 今田泰嗣
    • Organizer
      第71回高分子討論会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] キラルなジアミンとビスカルボジイミドの重付加反応による光学活性ポリグアニジンの合成とその触媒作用2021

    • Author(s)
      中田莉沙, 原桃子, 南川慶二, 今田泰嗣, 荒川幸弘
    • Organizer
      第36回中国四国地区高分子若手研究会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 非共有結合性相互作用による構造修飾と高分子担持を活用したグアニジン型不斉触媒のオンデマンド設計2021

    • Author(s)
      荒川幸弘, 小川彩, 原桃子, 南川慶二, 今田泰嗣
    • Organizer
      第70回高分子討論会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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