ヘテロ中員環アルキンのクリック反応を基盤とする分子ハイブリッド化法の開発

• Project Area: Middle molecular strategy: Creation of higher bio-functional molecules by integrated synthesis.
• Project/Area Number: 16H01158
• 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: Kyushu University
• Principal Investigator: 友岡 克彦 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (70207629)
• 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: 有機合成化学 / 中分子ユニット / クリック反応 / 分子ハイブリッド化

Outline of Annual Research Achievements

分子ハイブリッド化法の仕組みとして，高歪みの中員環アルキンとアジドの付加環化反応（Huisgen反応）を利用したクリック反応は極めて重要であるが，中員環アルキンの合成や安定性，反応の選択性に難があった．これに対して本研究では，従来の欠点を解消した新型中員環アルキンとして「環内に二つの窒素官能基（もしくは各種ヘテロ官能基）を有する9員環のアルキン」4,8-diazacyclononyne（DACN）およびその誘導体を考案した．この分子は合成容易であるとともに，高いクリック反応性，優れた熱的安定性，優れた反応特異性を有し，また多様な分子ユニットを導入することが可能であるなど多くの利点を有しており，従来の8員環アルキンを用いる分子連結法（第二世代クリック反応）とは一線を画す「第3世代クリック反応」と称すべきものである．本研究ではDACN類の効率的合成法の開発と多機能化を検討するとともに各種の応用研究を行う計画である．本年度はまず，DACN類の効率的合成法の開発について，昨年開発したDACNのワンポット合成法（2-ブチン-1,4-ジオールのコバルト錯体化，二重Nicholas反応，環化体からのコバルトの除去の3工程を一つの反応器で連続的に行う合成法）の適用範囲拡大を検討し，環内ヘテロ官能基を変えた誘導体や，環上にヒドロキシ基を導入した誘導体などの効率的合成に成功した．この合成法の効率化については今後も検討を続ける予定である．本年度においてはまた，DACN類の応用研究に関して，本領域内外の研究者との共同研究，研究連携を数多く実施した（領域内共同研究11件，領域内研究連携5件，領域外共同研究8件）．

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

• [Journal Article] Thieme Chemistry Journals Awardees: Where Are They Now? One-Pot Synthesis of Versatile Buckle Units for Click Chemistry: 4,8-Diazacyclononynes (DACNs) (2017)
  • Author(s): Igawa Kazunobu、Aoyama Shin、Kawasaki Yuuya、Kashiwagi Takeru、Seto Yuki、Ni Runyan、Mitsuda Naoto、Tomooka Katsuhiko
  • Journal Title: Synlett Volume: 28 Issue: 16 Pages: 2110-2114
  • DOI: 10.1055/s-0036-1588839
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Back Cover: Oxygen Reduction to Water by a Cofacial Dimer of Iron(III)-Porphyrin and Iron(III)-Phthalocyanine Linked through a Highly Flexible Fourfold Rotaxane (Chem. Eur. J. 31/2017) (2017)
  • Author(s): Mihara Nozomi、Yamada Yasuyuki、Takaya Hikaru、Kitagawa Yasutaka、Aoyama Shin、Igawa Kazunobu、Tomooka Katsuhiko、Tanaka Kentaro
  • Journal Title: Chemistry - A European Journal Volume: 23 Issue: 31 Pages: 7622-7622
  • DOI: 10.1002/chem.201701337
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] One-pot Synthesis of Versatile Buckle Units for Click Chemistry: 4,8-Diazacyclononynes (DACNs) (2017)
  • Author(s): Igawa, K.; Aoyama, S.; Kawasaki, Y.; Seto, Y.; Ni, R.; Mitsuda, N.; Tomooka. K.
  • Journal Title: Synlett Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Multi-Functionalized DACN and Its Application (2018)
  • Author(s): Yuuya Kawasaki, Shin Aoyama, Takeru Kashiwagi, Kazunobu Igawa, Katsuhiko Tomooka
  • Organizer: 統合物質創製化学研究推進機構(IRCCS)第１回国際シンポジウム
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Thia-Michael反応部位を有するDACN誘導体の合成と応用 (2018)
  • Author(s): 河崎悠也，瀬戸祐樹，河原慎太郎，青山慎，井川和宣，友岡克彦
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] DACNを導入した高分子の合成とそのクリック反応 (2018)
  • Author(s): 井川和宣，山中裕貴，青山慎，河崎悠也，友岡 克彦
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] N-Fmoc-アミノ酸型DACN誘導体の合成とその応用 (2018)
  • Author(s): 河崎悠也，河原慎太朗，瀬戸祐樹，井川和宣，友岡克彦
  • Organizer: 日本化学会第98春季年会
• [Presentation] ヘテロ中員環アルキンのクリック反応を基盤とする分子ハイブリッド化法の開発 (2018)
  • Author(s): 井川和宣，河崎悠也，友岡克彦
  • Organizer: 第５回新学術成果報告会
• [Presentation] ワンポット法による多機能DACN類の効率的合成と反応 (2017)
  • Author(s): 河崎悠也，青山慎，瀬戸祐樹，井川和宣，友岡克彦
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大（神奈川）
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] ヘテロ中員環アルキンのクリック反応を基盤とする分子ハイブリッド化法の開発 (2017)
  • Author(s): 井川和宣，河崎悠也，友岡克彦
  • Organizer: 第4回新学術成果報告会
• [Presentation] クリック反応素子DACNのワンポット合成とその機能化 (2017)
  • Author(s): 河崎悠也，青山慎，柏木健，井川和宣，友岡克彦
  • Organizer: 第111回有機合成シンポジウム
• [Presentation] クリック反応素子DACNの効率的合成法とその多機能化 (2017)
  • Author(s): 河崎悠也，瀬戸祐樹，青山慎，井川和宣，友岡克彦
  • Organizer: 第27回万有シンポジウム福岡
• [Presentation] Efficient Synthesis of Click Reaction Device “DACN” (2016)
  • Author(s): Kazunobu Igawa, Shin Aoyama, Runyan Ni, Takeru Kashiwagi, Naoto Mitsuda, Katsuhiko Tomooka
  • Organizer: JICCEOCA-6
  • Place of Presentation: 九州大学（福岡）
  • Year and Date: 2016-10-24
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] クリック反応素子DACNの効率的合成法の開発 (2016)
  • Author(s): 井川和宣，青山慎，柏木健，倪潤炎，光田直人，友岡克彦
  • Organizer: 第53回 化学関連支部合同九州大会
  • Place of Presentation: 北九州国際会議場（福岡）
• [Presentation] クリック反応素子DACN の設計と効率的合成 (2016)
  • Author(s): 井川和宣，青山慎，柏木健，倪潤炎，光田直人，友岡克彦
  • Organizer: 有機合成化学協会九州山口支部 第28回若手研究者のためのセミナー
  • Place of Presentation: 九州大学（福岡）
• [Patent(Industrial Property Rights)] 含窒素９員環アルキン (2016)
  • Inventor(s): 友岡克彦，井川和宣，河崎悠也
  • Industrial Property Rights Holder: 友岡克彦，井川和宣，河崎悠也
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2016-09-09