Development of organoradical-conjugated metal complex oriented to catalytic inert bond transformations

• Project Area: Precise Formation of a Catalyst Having a Specified Field for Use in Extremely Difficult Substrate Conversion Reactions
• Project/Area Number: 16H01007
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 生長 幸之助 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 講師 (00583999)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2017: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2016: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 有機化学 / 合成化学 / 薬学 / 触媒・化学プロセス

Outline of Annual Research Achievements

前年度の結果より、当初想定したとおりにニトロキシルラジカル部位が駆動していないことが推測された。このため2017年度は、抜本的な配位子構造の見直しを視野に入れた検討を行なった。すなわち、多くの有機化合物に含まれるC-H結合を切断可能なBDE 値（90～110 kcal/mol）を備える基本構造、すなわちニトロキシル基以外の新規HATラジカル構造の探索に、錯体機能開拓と並行して注力してきた。
その結果、可視光レドックス触媒共存下に、ジアリールスルホンアミド1またはリン酸から酸化的に生成されるヘテロ原子ラジカルが強力なC(sp3)-H活性化能を示すことを見いだした。これらはまたHAT触媒としていくつかのC(sp3)-H変換法に付すことが可能であった。
この進展を踏まえ今後は、ニトロキシルラジカル構造の使用に拘泥せず、より独自性の高い発見であるスルホンアミジラジカルまたはリン酸ラジカルを金属配位子に組み込む方針にて、当初予定していた錯体触媒創製を目指す予定である。

Research Progress Status

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Sulfonamides as new hydrogen atom transfer (HAT) catalysts for photoredox allylic and benzylic C?H arylations (2018)
  • Author(s): Tanaka Hirotaka、Sakai Kentaro、Kawamura Atsushi、Oisaki Kounosuke、Kanai Motomu
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 54 Issue: 26 Pages: 3215-3218
  • DOI: 10.1039/c7cc09457d
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] セリン選択的ペプチド鎖切断法 (2017)
  • Author(s): 関陽平、田辺佳奈、佐々木大輔、相馬洋平、生長幸之助、金井求
  • Journal Title: Chemistry & Biology Volume: 10 Pages: 6-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ligand-free, copper-catalyzed aerobic benzylic sp3 C-H oxygenation (2017)
  • Author(s): Hirotaka Tanaka, Kounosuke Oisaki, Motomu Kanai
  • Journal Title: Synlett Volume: 28 Issue: 13 Pages: 1576-1580
  • DOI: 10.1055/s-0036-1588969
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Switchable photooxygenation catalysts that sense higher-order amyloid structures. (2016)
  • Author(s): Atsuhiko Taniguchi, Yusuke Shimizu, Kounosuke Oisaki, Youhei Sohma, Motomu Kanai
  • Journal Title: Nature Chemistry Volume: 8 Issue: 10 Pages: 974-982
  • DOI: 10.1038/nchem.2550
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhanced Structural Variety of Nonplanar <i>N</i>-Oxyl Radical Catalysts and Their Application to the Aerobic Oxidation of Benzylic C–H Bonds (2016)
  • Author(s): Yoichi Kadoh, Kounosuke Oisaki, Motomu Kanai
  • Journal Title: Chemical and Pharmaceutical Bulletin Volume: 64 Issue: 7 Pages: 737-753
  • DOI: 10.1248/cpb.c16-00083
  • NAID: 130005160056
  • ISSN: 0009-2363, 1347-5223
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Transition metal-free tryptophan-selective bioconjugation of proteins. (2016)
  • Author(s): Yohei Seki, Takashi Ishiyama, Daisuke Sasaki, Junpei Abe, Youhei Sohma, Kounosuke Oisaki, Motomu Kanai
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society Volume: 138 Issue: 34 Pages: 10798-10801
  • DOI: 10.1021/jacs.6b06692
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Elementary and systemic views of the generation of toxic substances (2016)
  • Author(s): Takayuki Wakaki,Kounosuke Oisakia and Motomu Kanai*
  • Journal Title: Green Chemistry Volume: 18 Issue: 13 Pages: 3681-3683
  • DOI: 10.1039/c6gc90058e
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 有機ラジカルの精密設計が拓く新規選択的C(sp3)-H変換法 (2018)
  • Author(s): 生長 幸之助
  • Organizer: 精密制御反応場 第4回公開シンポジウム
• [Presentation] 可視光レドックス/リン酸HATハイブリッド触媒系によるC-Hシアノ化の開発 (2018)
  • Author(s): 若木 貴行, 生長 幸之助, 金井 求
  • Organizer: 日本薬学会138年会
• [Presentation] 触媒－スルホンアミドHAT触媒ハイブリッドを用いるC-Hアリール化反応 (2018)
  • Author(s): 田中博隆、坂井健太郎、河村篤、生長幸之助、金井 求
  • Organizer: 日本薬学会138年会
• [Presentation] トリプトファン連結型抗体―薬物複合体の開発 (2018)
  • Author(s): 丸山勝矢、石山隆史、斎木邦子、関陽平、井口恵太、満田勝、生長幸之助、金井求
  • Organizer: 日本薬学会第138年会
• [Presentation] ペプチドチオ酸の触媒的一工程合成法の最適化と応用 (2018)
  • Author(s): 笹本晃生、松本拓也、平野遼、生長 幸之助、金井求
  • Organizer: 日本薬学会第138年会
• [Presentation] 有機ラジカルの設計に基づく高化学選択的な酸化的変換法の開発 (2018)
  • Author(s): 生長 幸之助
  • Organizer: 日本薬学会第138年会
• [Presentation] スルホンアミド型新規HAT触媒を用いたC(sp3)-H官能基化反応の開発研究 (2018)
  • Author(s): 坂井健太郎、田中博隆、生長幸之助、金井求
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] 有機ラジカルを用いた化学選択的タンパク質変換法の開発と応用 (2018)
  • Author(s): 生長 幸之助
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] Chemoselective Protein Modification Using Organoradicals (2018)
  • Author(s): Kounosuke Oisaki
  • Organizer: The 98th CSJ Annual Meeting, Asian International Symposium -Medicinal Chemistry-
  • Invited
• [Presentation] 触媒的ペプチドチオ酸合成法の開発と連続的ペプチドカップリングへの応用 (2017)
  • Author(s): 生長 幸之助、松本 拓也、平野 遼、金井 求
  • Organizer: 第27回 万有福岡シンポジウム
• [Presentation] Development of a Catalytic Site-selective C(sp3)-H Functionalization through Alcohol Reversible Recognition (2017)
  • Author(s): Kounosuke Oisaki
  • Organizer: 2nd International Symposium on Precisely Designed Catalysts with Customized Scaffolding
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Transitition Metal-Free, Tryptophane-Selective Bioconjugation of Proteins (2017)
  • Author(s): Kounosuke Oisaki, Yohei Seki, Takashi Ishiyama, Daisuke Sasaki, Junpei Abe, Youhei Sohma, Motomu Kanai
  • Organizer: Shimadzu Global Innovation Summit 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 化学分野におけるプレプリントの位置づけ・課題などについて (2017)
  • Author(s): 生長幸之助
  • Organizer: SPARC Japanセミナー2017
  • Invited
• [Presentation] A Visible-light Promoted Catalytic C(sp3)-H Cyanation Inspired by Natural Phosphate Hydrogen Atom Transfer (HAT) Process (2017)
  • Author(s): Takayuki Wakaki, Kounosuke Oisaki, Motomu Kanai
  • Organizer: University of Tokyo GPLLI Student Symposium in America
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 不斉配位子開発から学んだ「オリジナリティの法則」 (2017)
  • Author(s): 生長 幸之助
  • Organizer: ITbM/IGER Organic Chemistry Workshop
  • Invited
• [Presentation] 有機ラジカルを用いた化学選択的タンパク質変換法の開発 (2017)
  • Author(s): 生長 幸之助
  • Organizer: 第12回プロセス化学会ラウンジ
  • Invited
• [Presentation] Development of Chemoselective Protein Modification Using Organoradicals (2017)
  • Author(s): 生長 幸之助
  • Organizer: 第23回ペプチドフォーラム
  • Invited
• [Presentation] 低露出度アミノ酸選択的なタンパク質生体共役反応の開発 (2017)
  • Author(s): 生長 幸之助、関陽平、石山隆史、佐々木大輔、阿部純平、相馬洋平、金井求
  • Organizer: リバネス第6回超異分野学会
• [Presentation] ラジカル共役型レドックス触媒が拓く新規選択的酸化反応 (2017)
  • Author(s): 生長 幸之助
  • Organizer: 第2回有機金属若手研究者の会
  • Invited
• [Presentation] 遷移金属フリーなトリプトファン選択的タンパク質共役反応の開発 (2017)
  • Author(s): 関陽平、石山隆史、佐々木大輔、阿部純平、相馬洋平、生長 幸之助、金井求
  • Organizer: 日本薬学会鯛137年会
• [Presentation] 新規生体共役反応を用いる均一ADCへのアプローチ (2017)
  • Author(s): 石山隆史、関陽平、生長 幸之助、金井求
  • Organizer: 日本薬学会第137年会
• [Presentation] 新規ペプチドチオ酸合成法の開発とペプチドカップリングへの応用 (2017)
  • Author(s): 平野遼、松本拓也、生長 幸之助、金井求
  • Organizer: 日本薬学会第137年会
• [Presentation] リガンドフリー銅触媒を用いたベンジル位sp3 C-H酸素酸化反応の開発 (2017)
  • Author(s): 田中博隆、生長 幸之助、金井求
  • Organizer: 日本薬学会第137年会
• [Presentation] アルコール可逆的分子認識を利用した位置選択的C(sp3)-H酸化反応触媒の開発研究 (2017)
  • Author(s): 坂井健太郎、田代真之、生長 幸之助、金井求
  • Organizer: 日本薬学会第137年会
• [Presentation] 安定な低会合度状態を示すアミロイドβ修飾体の創製 (2017)
  • Author(s): 阿部純平、佐々木大輔、関陽平、相馬洋平、生長 幸之助、金井求
  • Organizer: 日本薬学会第137年会
• [Presentation] Transition Metal-Free, Tryptophan-Selective Bioconjugation of Proteins (2017)
  • Author(s): Kounosuke Oisaki, Yohei Seki, Takashi Ishiyama, Daisuke Sasaki, Junpei Abe, Youhei Sohma, Motomu Kanai
  • Organizer: 3rd International Symposium for Medicinal Sciences
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] In vivoへの適用を目指したアミロイドβ選択的光酸素化触媒の開発 (2016)
  • Author(s): 谷口敦彦、清水裕介、Jizhi Ni、生長幸之助、國信洋一郎、相馬洋平、金井求
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会第11回年会
• [Presentation] Serine-Selective Aerobic Cleavage of Peptides and a Protein Using Water-Soluble Copper-Organoradical Conjugate (2016)
  • Author(s): Yohei Seki, Kana Tanabe, Daisuke Sasaki, Youhei Sohma, Kounosuke Oisaki, Motomu Kanai
  • Organizer: 17th Tetrahedron Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 新規ペプチドチオ酸合成法の開発とペプチドカップリングへの応用 (2016)
  • Author(s): 平野遼、松本拓也、生長 幸之助、金井求
  • Organizer: 第51回天然物化学談話会
• [Presentation] Directing activator-assisted regio- and oxidation state-selective aerobic oxidation of secondary C(sp3)-H bonds in aliphatic alcohols (2016)
  • Author(s): Kounosuke Oisaki, Jizhi Ni, Jun Ozawa, Masayuki Tashiro, Motomu Kanai
  • Organizer: The 15th Belgian Organic Synthesis Symposium (BOSS XV)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Transition Metal-Free Tryptophan-Selective Bioconjugation of Proteins (2016)
  • Author(s): Takashi Ishiyama, Yohei Seki, Daisuke Sasaki, Junpei Abe, Youhei Sohma, Kounosuke Oisaki, Motomu Kanai
  • Organizer: 第33回 有機合成化学セミナー
• [Presentation] 遷移金属フリーなトリプトファン選択的タンパク質共役反応の開発 (2016)
  • Author(s): 生長 幸之助、関陽平、石山隆史、佐々木大輔、阿部純平、相馬洋平、金井求
  • Organizer: 第42回反応と合成の進歩シンポジウム
• [Presentation] Development of Chemoselective Protein Modification Using Organoradicals (2016)
  • Author(s): 生長 幸之助
  • Organizer: 精密制御反応場 第1回国際若手セミナー
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 有機ラジカルを用いた化学選択的タンパク質変換法の開発 (2016)
  • Author(s): 生長 幸之助
  • Organizer: 若手研究者のための有機化学札幌セミナー
  • Invited
• [Presentation] アミロイド疾患の治療を指向した選択的光酸素化触媒の開発 (2016)
  • Author(s): 相馬洋平、谷口敦彦、Jizhi Ni、清水裕介、生長幸之助、小澤柊太、堀由起子、富田泰輔
  • Organizer: 第34回メディシナルケミストリーシンポジウム
• [Presentation] 遷移金属フリーなトリプトファン選択的タンパク質共役反応の開発 (2016)
  • Author(s): 生長 幸之助
  • Organizer: 第9回有機触媒シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] Amyloid-selective catalytic photooxygenation with long-wavelength light irradiation (2016)
  • Author(s): Atsuhiko Taniguchi, Jizhi Ni, Yusuke Shimizu, Shuta Ozawa, Yukiko Hori, Taisuke Tomita, Kounosuke Oisaki, Yoichiro Kuninobu, Youhei Sohma, Motomu Kanai
  • Organizer: Peptide and Protein Society in Singapore Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 有機ラジカルを用いた化学選択的タンパク質変換法の開発 (2016)
  • Author(s): 生長 幸之助
  • Organizer: 2nd Joint Workshop on Chirality in Chiba University and Soft Molecule Activation
  • Invited
• [Remarks] 金井研究室論文リスト
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~kanai/publication/index.html
• [Remarks] 金井研究室論文リスト2016
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~kanai/publication/2016.html
• [Remarks] 金井研究室論文リスト2017
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~kanai/publication/2017.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 抗体薬物複合体およびそれを含む医薬組成物 (2018)
  • Inventor(s): 金井求、生長幸之助、石山隆史、斎木邦子、関陽平、満田勝、井口恵太
  • Industrial Property Rights Holder: 株式会社東京大学TLO・株式会社カネカ
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2018-015404
  • Filing Date: 2018
• [Patent(Industrial Property Rights)] インドール構造選択的架橋剤およびそれを用いた複合体 (2017)
  • Inventor(s): 金井求、生長 幸之助、関陽平、佐々木大輔、石山隆史
  • Industrial Property Rights Holder: 株式会社東京大学TLO
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2017
  • Overseas