ホウ素アート錯体の直接光励起による有機ラジカル生成に基づく分子合成戦略
| Project/Area Number |
21K06474
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 47010:Pharmaceutical chemistry and drug development sciences-related
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| Research Institution | Tokyo Medical and Dental University (2023)
Kanazawa University (2021-2022) |
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Principal Investigator |
隅田 有人 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 准教授 (40630976)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| 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)
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| Keywords | 直接光励起 / 有機ラジカル発生 / ホウ素アート錯体 / 合成光化学 / ラジカル / 一電子移動 / ラジカルカップリング / アルキルラジカル |
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| Outline of Research at the Start |
有機ラジカルは二電子による化学変換とは異なる合成戦略をもたらす。近年、精力的に研究されている光レドックス触媒による分子変換は、触媒の酸化還元過程も考慮する必要があるため、必然的に素過程が多段階となる。結果、しばしば反応が低効率あるいは進行しないといった問題が生じる。本研究では、より直截的な反応基質の直接光励起による有機ラジカル発生法に基づき、これらの課題を解決する。また触媒化を実現し、合成光化学における新たなプラットフォームを開拓する。すなわち、光励起されるホウ素アート錯体を設計し、励起エネルギーを選択的な結合切断に利用することで革新的な有機ラジカル発生法と、それに基づく分子変換法を確立する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、光レドックス触媒に依存しない直接光励起による有機ラジカル発生法の確立を目指し、革新的な分子変換技術の開発に成功した。有機ラジカルは一電子移動を介した特異な反応性を示し、これを利用することで二電子機構とは異なる新たな合成戦略が可能となる。しかし従来の光レドックス触媒は触媒の酸化還元過程が複雑であり、反応効率の低下が課題であった。これに対し本研究は反応基質自体を直接光励起することで、光触媒を介さずにラジカル発生を実現し、反応過程を簡略化した。具体的には、可視光励起によって活性化されるホウ素アート錯体を設計し、炭素-ホウ素結合の選択的切断を通じてラジカルを生成する方法を開発した。この方法により、従来困難とされていた立体的に混んだ分子間の結合形成を可能にし、新たな分子合成技術の基盤を構築した。例えば、ホウ素アート錯体は、強力な一電子還元剤として機能し、ケトイミンやα-ハロカルボニル化合物と反応して選択的なラジカル-ラジカルカップリングを達成した。このアプローチにより、新たな創薬手法や化学空間探索への応用が期待される。
さらに、汎用性を高めるために有機ボロン酸を用いた新しいホウ素アート錯体を設計し、PyPhenとアルキルボロン酸から形成される錯体が可視光照射によって有機ラジカルを生成することを確認した。これにより、多様なラジカル種の発生が可能となり、官能基許容性の広い合成手法を提供した。この研究成果は、基礎医学や創薬を含む多くの分野に波及効果をもたらし、持続可能な分子合成技術の発展に貢献することが期待される。直接光励起による有機ラジカル発生法の確立とその応用により、光エネルギーを利用した新しい化学反応の可能性が広がる。
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Report
(3 results)
Research Products
(37 results)
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[Presentation] Radical Caging Strategy2023
Author(s)
Rikako Nakamura,Takeru Yamazaki,Yui Kondo,Miho Tsukada,Yusuke Miyamoto,Nozomi Arakawa,Yuto Sumida,Taketoshi Kiya,Satoshi Arai,Hirohisa Ohmiya
Organizer
The 15th International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry (IKCOC-15)
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Int'l Joint Research
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