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Catalytic Transformations of Saturated Cyclic Amines through the Oxidative Addition of C–N Single Bond to Transition Metal Complexes as the Key Process

Publicly Offered Research

Project AreaPrecise Formation of a Catalyst Having a Specified Field for Use in Extremely Difficult Substrate Conversion Reactions
Project/Area Number 16H01023
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

武田 洋平  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (60608785)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywordsアジリジン / アザヘテロサイクル / クロスカップリング / N-ヘテロサイクリックカルベン / アミノ酸 / 位置選択的 / 立体特異的 / 共触媒 / アミン / 酸化的付加 / C–N結合活性化 / 計算化学 / C-N結合活性化 / 立体特異的反応 / 位置選択的反応 / CーN結合活性化
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、応募者が既に得ている初期的知見を基に、様々な環員数(3~6)の飽和環状アミン類のC(sp3)-N単結合活性化へと展開し 、アミノユニットを無駄にしない触媒的アミン変換反応を開発すること、ならびにテーラーメイドな触媒(反応場)創製による反応の 効率化・新反応の開発を目指している。
今年度は、2-アリールアジリジン類の位置(3位)選択的、かつ立体特異的な開環を伴う炭素-ケイ素素結合形成クロスカップリング反応が進行することを見出した。条件検討の結果、Cu/Pd共触媒系において高い位置選択性を示すことを明らかにした。以前報告したボリル化と同様の位置選択性を示す一方、Cu塩の添加が必要なことから、トランスメタル化がボリル化の場合よりも遅いことが推測された。
また、アジリジン-2-カルボン酸エステル類のPd/NHC触媒による位置選択的かつ立体特異的なクロスカップリング反応の条件最適化に成功し、合成困難な非天然型βアミノ酸前駆体の合成手法の確立に成功した。理論計算を専門とする研究グループとの共同研究による反応機構解明も行い、2-アリールアジリジンとアリールボロン酸とのクロスカップリング反応に関する詳細な反応機構解明にも成功した。また、アジリジン-2-カルボン酸エステルとアリールボロン酸とのクロスカップリングの反応の反応機構も同様に理論科学チームとの共同研究により、明らかにした。現在、これらの成果をまとめて、論文投稿準備中である。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Palladium-catalyzed regioselective and stereo-invertive ring-opening borylation of 2-arylaziridines with bis(pinacolato)diboron: experimental and computational studies2016

    • Author(s)
      Youhei Takeda, Akinobu Kuroda , W. M. C. Sameera , Keiji Morokuma  Satoshi Minakata
    • Journal Title

      Chem. Sci.

      Volume: 7 Issue: 9 Pages: 6141-6152

    • DOI

      10.1039/c6sc01120a

    • NAID

      120005850224

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Pd/NHC触媒によるアジリジン-2-カルボン酸エステルの位置選択的かつエナンチオ特異的な開環を伴う鈴木―宮浦アリール化反応2018

    • Author(s)
      武田洋平、松野哲也、南方聖司
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Pd/Cu共触媒系による2-アリールアジリジンの位置選択的開環を伴うシリルボランとのC–Si結合形成クロスカップリング2018

    • Author(s)
      渋田 薫、武田洋平、南方聖司
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Pd/NHC触媒による2-アルコキシカルボニルアジリジンの位置選択的な開環を伴う鈴木-宮浦クロスカップリング反応2017

    • Author(s)
      松野哲也,武田洋平,南方聖司
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 炭素―窒素単結合の遷移金属錯体への酸化的付加を鍵とする飽和環状アミン類の変換反応2017

    • Author(s)
      武田洋平
    • Organizer
      第2回「精密制御反応場」公開シンポジウム
    • Place of Presentation
      名古屋大学ES総合館ESホール(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2017-01-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Catalytic Regioselective and Stereospecific Ring-opening Cross-coupling of Aziridines: Useful Tools to Build Biologically Relevant Amine Scaffolds2017

    • Author(s)
      Youhei Takeda
    • Organizer
      The 3rd Africa International Biotechnology & Biomedical Conference (AIBBC 2017)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Pd/NHC触媒によるアジリジンカルボン酸エステルの位置選択的かつ立体特異的な開環を伴う鈴木ー宮浦クロスカップリング反応2017

    • Author(s)
      松野哲也,、武田洋平、南方聖司
    • Organizer
      第64回有機金属化学討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Pd/NHC触媒による2-アルコキシカルボニルアジリジンの位置選択的かつ立体特異的な開環を伴う鈴木ー宮浦クロスカップリング反応2017

    • Author(s)
      松野哲也,、武田洋平、南方聖司
    • Organizer
      第37回有機合成若手セミナー「明日の有機合成を担う人のために」
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Pd/NHC-catalyzed Regioselective and Stereospecific Ring-opening Suzuki-Miyaura Arylation of 2-Alkoxycarbonylaziridines2017

    • Author(s)
      Tetsuya Matsuno, Youhei Takeda, Satoshi Minakata
    • Organizer
      The 19th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis (OMCOS19)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Mechanistic Studies on Palladium-Catalyzed Regioselective and Stereospecific Aziridine Ring-Opening Cross-Coupling Reactions2017

    • Author(s)
      W. M. C. Sameera, Youhei Takeda, Satoshi Minakata, Keiji Morokuma
    • Organizer
      16th Korea-Japan Symposium on Catalysis & 3rd International Symposium of Institute for Catalysis
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 2nd International Symposium on Precisely Designed Catalysts with Customized Scaffolding2017

    • Author(s)
      Tetsuya Matsuno, Youhei Takeda, Satoshi Minakata
    • Organizer
      2nd International Symposium on Precisely Designed Catalysts with Customized Scaffolding
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Pd-Catalyzed Regioselective and Stereoinvertive Borylative Ring-opening of Arylazirdines2016

    • Author(s)
      Youhei Takeda
    • Organizer
      第1回精密制御反応場国際若手セミナー(1st Symposium for Young Chemists on Precisely Designed Catalysts)
    • Place of Presentation
      箕面山荘(大阪府箕面市)
    • Year and Date
      2016-11-11
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Pd/Phosphine-Catalyzed C(sp3)-B Bond Forming Reaction via Regioselective C(sp3)-N Cleavage of 2-Arylaziridines2016

    • Author(s)
      Youhei Takeda, Satoshi Minakata
    • Organizer
      International Symposium on C-O Activation (ISCO-2016)
    • Place of Presentation
      Himeji Chamber of Commerce and Industry, Himeji, Japan
    • Year and Date
      2016-10-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Decarboxylative Ritter-Type Amination Using Iodine Reagents2016

    • Author(s)
      Laura Fra Ferniandez, Tomoki Watanabe, Kilian Muniz, Kensuke Kiyokawa, Youhei Takeda, Satoshi Minakata
    • Organizer
      International Symposium on C-O Activation (ISCO-2016)
    • Place of Presentation
      Himeji Chamber of Commerce and Industry, Himeji, Japan
    • Year and Date
      2016-10-25
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Pd/NHC 触媒を用いた 2-アルコキシカルボニルアジリジンの位置選択的な開環を伴う鈴木-宮浦クロスカ ップリング反応2016

    • Author(s)
      松野哲也, 武田洋平, 南方聖司
    • Organizer
      第63回有機金属化学討論会
    • Place of Presentation
      早稲田大学西早稲田キャンパス(東京都新宿区)
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Pd-catalyzed Regioselective Borylative Ring-opening of Aziridines2016

    • Author(s)
      Youhei Takeda, Akinobu Kuroda, Satoshi Minakata
    • Organizer
      27th International Conference on Organometallic Chemistry (ICOMC2016)
    • Place of Presentation
      Melbourne Convention and Exhibition Centre, Melbourne, Australia
    • Year and Date
      2016-07-17
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Pd/NHC-Catalyzed Regioselective Suzuki-Miyaura Arylation of 2-Alkoxycarbonylaziridines2016

    • Author(s)
      Tetsuya Matsuno, Youhei Takeda, Satoshi Minakata
    • Organizer
      20th International Symposium on Homogeneous Catalysis (ISHCXX)
    • Place of Presentation
      Kyoto Terrsa, Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2016-07-10
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2016-04-26   Modified: 2018-12-17  

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