機能集積型固相触媒を鍵とする生物機能分子ライブラリー構築のためのフロー精密合成

• Project Area: Middle molecular strategy: Creation of higher bio-functional molecules by integrated synthesis.
• Project/Area Number: 16H01132
• 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: 宮村 浩之 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (00548943)
• 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: 不均一系触媒 / 反応集積化 / 金属ナノ粒子触媒 / 不斉合成 / フロー合成 / 合成化学 / 高分子固定化触媒 / 有機化学 / 触媒・化学プロセス / ナノ材料 / 生体機能利用

Outline of Annual Research Achievements

本年度は，まずキラルジエン配位子を共有結合でスチレン誘導体と連結したモノマーを導入した共重合高分子を担体としてRhナノ粒子およびRh/Ag合金ナノ粒子を高分子カルセランド法で担持したキラルジエン配位子一体型金属ナノ粒子触媒の連続フロー系への適用を検討した．本触媒はキラル配位子の外部添加を必要としないため，本触媒をカラムに充填し基質を流通させることで長時間にわたって高収率，高エナンチオ選択性を持って目的物が得られた．

新たにポリシラン固定化Rh-Pt二元金属ナノ粒子触媒を開発し，アレンの水素化反応に適用した．本触媒をカラムに充填して基質を流通させることで目的物を得るフロー反応系において，特に高い活性と耐久性が見出された．芳香族炭化水素を始め種々のヘテロ芳香族化合物の水素化反応にも高い活性を示した．また本触媒はアニリンやニトロベンゼンと一級アミンからの還元的な二級アミン合成においても高い活性を示した．また，ここで開発した触媒を用いA03計画班　大嶋とカイニン酸等の生物活性化合物の固相フロー合成についての共同研究を実施した．

A03・公募・八谷が開発したイミノシクロブテノンの不斉還元反応において，A03・公募・宮村が開発した高分子固定化キラルリン酸触媒を適用し，カラムに本不均一系触媒を充填し基質を流通させることで目的物を合成する連続フローシステムへと展開する．さらに，高分子固定化塩基触媒を用いるフロー法での，アミノシクロブテノンのキラルβ―ラクタムへの異性化反応と連結することで，二段階の反応集積化を目指し，本年度は一段階目の反応の条件検討を行った．

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。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Sheffield(英国)
• [Journal Article] Rhodium-catalyzed asymmetric 1,4-addition reactions of aryl boronic acids with nitroalkenes: reaction mechanism and development of homogeneous and heterogeneous catalysts (2017)
  • Author(s): Miyamura, H.; Nishino, K.; Yasukawa, T.; Kobayashi, S.
  • Journal Title: Chemical Science Volume: 8 Issue: 12 Pages: 8362-8372
  • DOI: 10.1039/c7sc03025h
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Water as a catalytic switch in the oxidation of aryl alcohols by polymer incarcerated rhodium nanoparticles. (2017)
  • Author(s): Weston, Jack O.; Miyamura, Hiroyuki; Yasukawa, Tomohiro; Sutarma, Dedi; Baker, Chloe A.; Singh, Preabjot K.; Bravo-Sanchez, Mariela; Sano, Naoko; Cumpson, Peter J.; Ryabenkova, Yulia; Kobayashi, Shu; Conte, Marco,
  • Journal Title: Catalysis Science & Technology Volume: 7 Issue: 18 Pages: 3985-3998
  • DOI: 10.1039/c7cy01006k
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Integration of aerobic oxidation and intramolecular asymmetric aza-Friedel-Crafts reactions with a chiral bifunctional heterogeneous catalyst. (2017)
  • Author(s): Cheng, H. G.; Miguelez, J.; Miyamura, H.; Yoo, W. J.; Kobayashi, S.
  • Journal Title: Chemical Science Volume: 8 Issue: 2 Pages: 1356-1359
  • DOI: 10.1039/c6sc03849b
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A Polystyrene-Supported Phase-Transfer Catalyst for Asymmetric Michael Addition of Glycine-Derived Imines to α,β-Unsaturated Ketones. (2017)
  • Author(s): Migulez, Javier; Miyamura, Hiroyuki; Kobayashi, Shu
  • Journal Title: Adv. Synth. Catal. Volume: - Issue: 17 Pages: 2897-2900
  • DOI: 10.1002/adsc.201700155
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Chiral Nanoparticles/Lewis Acids as Cooperative Catalysts for Asymmetric 1,4-Addition of Arylboronic Acids to alpha,beta-Unsaturated Amides (2016)
  • Author(s): Yasukawa, T.; Saito, Y.; Miyamura, H.; Kobayashi, S.
  • Journal Title: Angew. Chem., Int. Ed. Engl. Volume: 55 Issue: 28 Pages: 8058-8061
  • DOI: 10.1002/anie.201601559
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] N-Heterocyclic Carbene Coordinated Heterogeneous Pd Nanoparticles as Catalysts for Suzuki-Miyaura Coupling. (2016)
  • Author(s): Min, Hyemin; Miyamura, Hiroyuki; Kobayashi, Shu
  • Journal Title: Chem. Lett. Volume: 45 Issue: 7 Pages: 837-839
  • DOI: 10.1246/cl.160369
  • NAID: 130005253033
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Chiral Ligand-Modified Metal Nanoparticles as Unique Catalysts for Asymmetric C-C Bond-Forming Reactions: How Are Active Species Generated? (2016)
  • Author(s): Yasukawa, Tomohiro; Miyamura, Hiroyuki; Kobayashi, Shu
  • Journal Title: ACS Catalysis Volume: 6 Issue: 11 Pages: 7979-7988
  • DOI: 10.1021/acscatal.6b02446
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Asymmetric Arylation of Imines Catalyzed by Heterogeneous Chiral Rhodium Nanoparticles. (2016)
  • Author(s): Yasukawa, Tomohiro; Kuremoto, Tatsuya; Miyamura, Hiroyuki; Kobayashi, Shu
  • Journal Title: Org. Lett. Volume: 18 Issue: 11 Pages: 2716-2718
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.6b01172
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Lewis acid-driven reaction pathways in synergistic cooperative catalysis over gold/palladium bimetallic nanoparticles for hydrogen autotransfer reaction between amide and alcohol. (2016)
  • Author(s): Miyamura, H.; Isshiki, S.; Min, H.; Kobayashi, S.
  • Journal Title: Chinese Journal of Catalysis Volume: 37 Issue: 10 Pages: 1662-1668
  • DOI: 10.1016/s1872-2067(16)62483-x
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Development of heterogeneous metal nanoparticle catalysts toward continuous-flow reactions (2018)
  • Author(s): 宮村浩之
  • Organizer: The first international conference on automated flow and microreactor synthesis (ICAMS-1)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 連続フロー系における金属ナノ粒子触媒を用いたキノン類の水素化反応及び誘導化反応の集積化 (2018)
  • Author(s): 飛田郁也，宮村浩之，鈴木綾，小林修
  • Organizer: 日本化学会９８春季年会
• [Presentation] キラルロジウムナノ粒子触媒を用いたアリールボロン酸のβ,γ-不飽和-αケトエステルへの不斉1,4-付加反応 (2018)
  • Author(s): 宮村浩之，小林修
  • Organizer: 日本化学会９８春季年会
• [Presentation] ポリシラン固定化金属ナノ粒子触媒を用いたアニリンおよびニトロアレン誘導体とアルキルアミンとの還元的アミノ化反応 (2018)
  • Author(s): 鈴木綾，宮村浩之，小林修
  • Organizer: 日本化学会９８春季年会
• [Presentation] 固定化塩基－金属ナノ粒子二機能性固定化触媒によるアルコールおよびアミンを用いた酸化的アミド化反応 (2018)
  • Author(s): 劉昌会，宮村浩之，小林修
  • Organizer: 日本化学会９８春季年会
• [Presentation] フロー反応による有機ハイドライドの脱水素反応を指向した固定化金属ナノ粒子触媒の開発 (2018)
  • Author(s): 祝致遠，鈴木綾，宮村浩之，小林修
  • Organizer: 日本化学会９８春季年会
• [Presentation] Development of Chiral Ligand Immobilized Heterogeneous Rh Nanoparticle Catalysts and Application to Flow Systems (2018)
  • Author(s): ミンヘミン，宮村浩之，安川知宏，西野浩平，小林修
  • Organizer: 日本化学会９８春季年会
• [Presentation] Hydrogenation of Aromatic Compounds Using Polymer Immobilized Metal Nanoparticle Catalysts (2017)
  • Author(s): MIYAMURA, Hiroyuki; SUZUKI, Aya; KOBAYASHI, Shu
  • 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
• [Presentation] 配位子固定化不均一系キラルロジウムナノ粒子触媒の開発と1,4-付加反応への応用 (2017)
  • Author(s): MIN Hyemin・宮村 浩之・西野 浩平・小林 修
  • 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
• [Presentation] Formal Hydrogen Transfer Reactions from Saturated Compounds to Unsaturated Compounds in Continuous-flow Reaction (2017)
  • Author(s): SUZUKI, Aya; MIYAMURA, Hiroyuki; KOBAYASHI, Shu
  • 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
• [Presentation] 連続フロー反応を用いた金属ナノ粒子触媒-アントラキノンの協調触媒系による高効率的過酸化水素合成 (2017)
  • Author(s): 飛田郁也・宮村浩之・鈴木 綾・小林 修
  • 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
• [Presentation] 金属ナノ粒子が拓く環境に優しい化学とフロー合成 (2017)
  • Author(s): 宮村浩之
  • Organizer: 化学フェスタ2017 「中分子戦略」特別企画：「中分子」に託そう，分子科学の未来を！
  • Invited
• [Presentation] Heterogeneous Rhodium Nanoparticle Catalyzed Asymmetric 1,4-Addition of Aryl Boronic Acids to Nitroalkenes and α,β-Unsaturated Carbonyl Compounds (2017)
  • Author(s): Hiroyuki Miyamura, Kohei Nishino, Tomohiro Yasukawa, Shu Kobayashi
  • Organizer: 3rd International Symposium on Middle Molecular Strategy (ISMMS-3) & ISONIS-11
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Bifunctional Heterogeneous Catalysts of Metal Nanoparticles and Chiral Molecular Catalysts for Integration of Aerobic Oxidation and Asymmetric C-C Bond Formation (2017)
  • Author(s): Hiroyuki Miyamura，Hong-Gang Chemg, Javier Miguelez, Woo-Jin Yoo, Shu Kobayashi
  • Organizer: The 19th IUPAC international symposium on organometallic chemistry directed towards organic synthesis
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Integration of Aerobic Oxidation - Olefination - Asymmetric C-C Bond Formation Catalyzed by Heterogeneous Metal Nanoparticles (2016)
  • Author(s): Hiroyuki Miyamura, Aya Suzuki, Tomohiro Yasukawa, Shu Kobayashi
  • Organizer: The 10th international symposium on integrated synthesis (ISONIS-10)
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場（兵庫県淡路市）
  • Year and Date: 2016-11-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 芳香族化合物の高効率水素化反応に有効な不均一系金属ナノ粒子触媒の開発 (2016)
  • Author(s): 鈴木 綾，宮村 浩之，安川 知宏，小林 修
  • Organizer: 第110回有機合成シンポジウム2016年【秋】
  • Place of Presentation: 早稲田大学国際会議場（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2016-11-10
• [Presentation] 不均一系金属ナノ粒子触媒を用いる有機合成反応の開発 ー反応集積化と不斉合成への展開ー (2016)
  • Author(s): 宮村 浩之
  • Organizer: 関西学院大学大学院理工学研究科 機能性ナノ単一サイズ有機分子創製研究 パイスター分子制御による未来型物質変換研究拠点 ２０１６年度 合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 関西学院大学 神戸三田キャンパス（兵庫県三田市）
  • Invited
• [Remarks] 東京大学大学院理学系研究科化学専攻／有機合成化学研究室
  • URL: http://www.chem.s.u-tokyo.ac.jp/users/synorg/index.html