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Innovation in reactions and synthesis of silanols

Research Project

Project/Area Number 23K21112
Project/Area Number (Other) 21H01934 (2021-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 33020:Synthetic organic chemistry-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

下川 淳  京都大学, 理学研究科, 准教授 (60431889)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Keywordsシラノール / ケイ素化医薬 / シランジオール / シリルシラノラート / ケイ素 / 有機合成化学 / シリル化
Outline of Research at the Start

本研究では「シラノール」骨格をもった分子種にまつわる化学を追求する。シラノールは脱水二量化しやすいために実験的な扱いが一般に難しく、合成化学的な活用を目指した研究は敬遠されてきた。最近になりシラノールは特有の興味深い反応性や、生理活性への影響がにわかに注目される官能基となっている。本研究ではシリルシラノラートの化学を手がかりとして、シラノールを使った新しい反応を目指して精査する。同時にシラノール骨格をもった生理活性分子を合成する。以上の研究をとおして反応開発から医薬化学に至る広い分野でシラノールがもっている大きな可能性を証明するとともに、シラノールを基本的な官能基として使う有機化学を確立する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、シリルシラノラートが遷移金属シリル錯体の前駆体として有望であることを示すため、新たなシリルシラノラート類を設計し、合成法を確立することを計画した。研究の結果、ジフェニルシリルシラノラートを新しいシリル化試薬として開発することに成功し、様々なジフェニルシリルシラノーラートのナトリウム塩の統一的な合成法も開発できた。この汎用性の高い試薬は、パラジウム触媒によるシリル化反応において、幅広いシリル基をトランスファーさせることが確認された。本研究で新しい試薬として開発されたジフェニルシリルシラノラートは、以前報告した試薬であるジメチルシリルシラノラートの調製の困難さや貯蔵の難しさなどの問題を解決するものである。
また、7員環構造を含むテトラアルコキシシランが2つのアルコキシ基が求核種によって逐次的にアリール基に置換できるという予備的な知見をもとに、異なるアリール基をもったジアリールシランを合成することを計画した。研究の結果、ジオキサシレパニル基と2つのトリフルオロエトキシ置換基を有するテトラアルコキシシランをアリールグリニャール試薬で処理し、トリフルオロエトキシ置換基のうち1つを選択的に交換できることがわかった。トリエチルアミンの存在下でトリフルオロエトキシからメトキシ基へエーテル交換した後、グリニャール試薬による2回目の置換が進み、ジアリール化されたジオキサシレパニルが得られることがわかった。最終的に、ジオキサシレパニル基の炭素骨格の除去はヨウ化トリメチルシリルの存在下で行い、ジアリールシランジオールの信頼できる合成方法が確立できた。この研究によって異なるアリール基をもったジアリールシランジオールを信頼性高く合成することができるようになった。本成果は現在論文執筆中である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究はおおむね順調に進んでいると考えている。当初のシラノールを用いるという大きな目的についてもシリルシラノラートの開発が実現したことから十分達成している上、今回その反応剤を改善することができたことからも一定の発展は実現できたと評価している。研究をすすめる中でシラノールの反応性と類似したところにアルコキシシリル基の反応性があったことから7員環ジアルコキシシリル基のシリルアニオンについてその反応性や特徴を調査する研究がすすんでいるが、当初の研究目的から大きな枠組みとしては外れていないと考えている。

Strategy for Future Research Activity

シラノールという分子種の反応性が結局は酸素置換されたケイ素原子の反応性と共通点を持っていることが知見として得られてきたため、7員環ジアルコキシシリル基の二量体をもちいてアルコキシド塩基との反応によりシリルアルカリメタル種を発生させる試みについても検討をすすめる。シリルアルカリメタル種を温和な条件下で発生することができれば直接的に求核的な反応によってケイ素官能基を分子に導入することも可能であり、またシリルアルカリメタル種にはハロゲンメタル交換などの反応に使える予備的な知見もあることから、新しいアルコキシシランの使い方としてアニオン種を主に使う化学への展開を考えている。アルコキシ化されたシリルメタル種などはあまり知られていない分子種であることから、この内容を深めることで広範な反応に応用することが可能になると思われる。実際に種々の分子を有用なシリル基でシリル化する試みを推進する。

Report

(2 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (26 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 2 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Diphenylsilylsilanolates Enable the Transfer of a Wide Range of Silyl Groups2023

    • Author(s)
      Yamagishi Hiroki、Harata Fuyuki、Shimokawa Jun、Yorimitsu Hideki
    • Journal Title

      Organic Letters

      Volume: 25 Issue: 1 Pages: 11-15

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.2c03558

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Regioselective anti-Silyllithiation of Propargylic Amines2023

    • Author(s)
      Shimokawa Jun、Yorimitsu Hideki、Sato Tomohiko、Karad Somnath N.
    • Journal Title

      Synlett

      Volume: 未決定 Issue: 04 Pages: 419-422

    • DOI

      10.1055/a-2047-8456

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Regioselective <i>Anti</i>-Silyllithiation of Propargylic Alcohols2022

    • Author(s)
      Karad Somnath N.、Saito Hayate、Shimokawa Jun、Yorimitsu Hideki
    • Journal Title

      The Journal of Organic Chemistry

      Volume: 未決定 Issue: 6 Pages: 3677-3683

    • DOI

      10.1021/acs.joc.2c01795

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      2022 Annual Research Report
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  • [Journal Article] AgF‐Mediated Electrophilic Amination of Alkoxyarylsilanes with Azodicarboxylates2022

    • Author(s)
      Zhang Qian、Deng Shijun、Li Dong、Shimokawa Jun、Yorimitsu Hideki
    • Journal Title

      Chemistry, An Asian Journal

      Volume: 17 Issue: 5

    • DOI

      10.1002/asia.202101345

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Sodium silylsilanolate as a precursor of silylcopper species2022

    • Author(s)
      Yamagishi Hiroki、Hitoshio Kenshiro、Shimokawa Jun、Yorimitsu Hideki
    • Journal Title

      Chemical Science

      Volume: 13 Issue: 15 Pages: 4334-4340

    • DOI

      10.1039/d2sc00227b

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  • [Journal Article] The dioxasilepanyl group as a versatile organometallic unit: studies on stability, reactivity, and utility2021

    • Author(s)
      Saito Hayate、Shimokawa Jun、Yorimitsu Hideki
    • Journal Title

      Chemical Science

      Volume: 12 Issue: 27 Pages: 9546-9555

    • DOI

      10.1039/d1sc02083h

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  • [Journal Article] Design, Synthesis, and Implementation of Sodium Silylsilanolates as Silyl Transfer Reagents2021

    • Author(s)
      Yamagishi Hiroki、Saito Hayate、Shimokawa Jun、Yorimitsu Hideki
    • Journal Title

      ACS Catalysis

      Volume: 11 Issue: 16 Pages: 10095-10103

    • DOI

      10.1021/acscatal.1c02733

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  • [Journal Article] Sodium silylsilanolate enables nickel-catalysed silylation of aryl chlorides2021

    • Author(s)
      Hitoshio Kenshiro、Yamagishi Hiroki、Shimokawa Jun、Yorimitsu Hideki
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 57 Issue: 56 Pages: 6867-6870

    • DOI

      10.1039/d1cc02683f

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  • [Presentation] Potassium tert-Butoxide-Mediated Silylation of Organic Halides with a Disilane Having Seven-Membered Dialkoxysilyl Groups2023

    • Author(s)
      ○Kenshiro Hitoshio, Hayate Saito, Jun Shimokawa, Hideki Yorimitsu
    • Organizer
      Joint Workshop on the Organic Chemistry of Sulfur
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  • [Presentation] Silylation of Organic Halides with a Disilane Having Seven-Membered Dialkoxysilyl Groups Activated by Potassium tert-Butoxide2023

    • Author(s)
      ○Kenshiro Hitoshio, Hayate Saito, Jun Shimokawa, Hideki Yorimitsu
    • Organizer
      日本化学会第103春季年会
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      〇寺西建登・一入賢之朗・前田紘希・下川淳・依光英樹
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      日本化学会第103春季年会
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      ○一入賢之朗,齊藤颯,下川淳,依光英樹
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    • Organizer
      第68回有機金属化学討論会
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      第49回有機典型元素化学討論会
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  • [Presentation] Organosilane Synthesis via New Silicon Species2022

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      Jun Shimokawa
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      山岸拓幹・齊藤颯・下川淳・依光英樹
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      第50 回複素環化学討論会
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  • [Presentation] Design, Synthesis, and Implementation of Sodium Silylsilanolates as Silyl Transfer Reagents2021

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      下川 淳、山岸拓幹、一入 賢之朗、齊藤 颯、依光 英樹
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      AIMECS2021
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      一入賢之朗・山岸拓幹・下川淳・依光英樹
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      第48回有機典型元素化学討論会
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      下川淳
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      一入 賢之朗、齊藤 颯、下川 淳、依光 英樹
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      原田 布由樹、山岸 拓幹、一入 賢之朗、下川 淳、依光 英樹
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      日本化学会第102春季年会
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      2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-08-08  

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