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Advanced stereoselective catalysis on the composite metal reaction sphere

Publicly Offered Research

Project AreaPrecise Formation of a Catalyst Having a Specified Field for Use in Extremely Difficult Substrate Conversion Reactions
Project/Area Number 18H04237
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

荒井 孝義  千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (80272483)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords不斉触媒 / Mannich / アミン / 複核錯体 / 触媒的不斉合成 / 金属錯体 / 反応場 / 触媒 / 不斉合成
Outline of Annual Research Achievements

我々はこれまでの研究で、ホスホイミノビナフトール配位子(PIB)-パラジウム二核錯体を開発し、N-Bocアルジミンとマロノニトリルのdouble Mannich反応による1,3-diamineの触媒的不斉合成に成功している。
本年度の研究では、基質にアルキルマロノニトリルを用いることにより、四級炭素に隣接するキラルアミンの触媒的不斉合成をおこなった。本反応の汎用性は高く、様々なアルキルマロノニトリル、並びに各種N-Bocアルジミンに対して、高不斉収率にて目的のMannich生成物を得ることができた。
一方、PIB配位子は酸化に不安定であるため、実用面に課題があった。そこで、3,3’-ジホルミルビナフトールと入手容易なベンジルアミンからベンジルイミノビナフトール(BIB)配位子を開発した。BIBの合成に必要なキラルジアミンは種々市販されており、高い構造多様性を確保できる配位子設計である。また、合成も容易で3,3’-ジホルミルビナフトールと各種ベンジルアミンからエタノール中でイミンを形成するのみで得ることができる。
新規に合成したBIB配位子はPIB配位子と同様、酢酸パラジウムと安定な2核錯体を形成し、N-BocアルジミンとベンジルマロノニトリルのMannich反応では91%収率、90% eeにて目的物を与えた。更に、より脱保護の容易なN-Cbzアルジミンを用いたところ、94%収率、89%eeにて目的物を得ることができた。イサチン由来のケチミンとアルキルマロノニトリルのMannich反応にも適用でき、フェネチルアミンを用いて合成したBIB配位子を用いることで、最高90%収率、90% eeにてMannich生成物を得ることができた。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (42 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 2 results) Presentation (28 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 3 results) Remarks (4 results)

  • [Journal Article] Catalytic Asymmetric Mannich-Type Reaction of Malononitrile with N-Boc α-Ketiminoesters Using Chiral Organic Base Catalyst with Halogen Bond Donor Functionality2020

    • Author(s)
      Kuwano, S.; Nishida, Y.; Suzuki, T.; Arai, T.
    • Journal Title

      Adv. Synth. Catal.

      Volume: 362 Issue: 8 Pages: 1674-1678

    • DOI

      10.1002/adsc.202000092

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  • [Journal Article] Association of Halogen Bonding and Hydrogen Bonding in Metal Acetate-Catalyzed Asymmetric Halolactonization2019

    • Author(s)
      Arai Takayoshi、Horigane Kodai、Watanabe Ohji、Kakino Junki、Sugiyama Noriyuki、Makino Hiroki、Kamei Yuto、Yabe Shinnosuke、Yamanaka Masahiro
    • Journal Title

      iScience

      Volume: 12 Pages: 280-292

    • DOI

      10.1016/j.isci.2019.01.029

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  • [Journal Article] Chiral benzazaboroles as catalysts for enantioselective sulfonylation of cis-1,2-diols2019

    • Author(s)
      Kuwano, S.; Hosaka, Y.; Arai, T.
    • Journal Title

      Org. Biomol. Chem.

      Volume: 17 Issue: 18 Pages: 4475-4482

    • DOI

      10.1039/c8ob03205j

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Asymmetric Mannich Reaction of N-Boc Imines with Alkylmalononitriles Catalyzed by Dinuclear PhosphoiminoBINOL-Pd Complex2019

    • Author(s)
      Arai, T.; Nakamura, A.
    • Journal Title

      Synlett

      Volume: 30 Pages: 1356-1360

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    • Author(s)
      Kuwano, S.; Suzuki, T.; Yamanaka, M.; Tsutsumi, R.; Arai, T.
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 58 Pages: 10220-10224

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    • Author(s)
      Arai, T.; Iimori, Y.; Shirasugi, M.; Shinohara, R.; Takagi, Y.; Suzuki, T.; Ma, J.; Kuwano, S.; Masu. H.
    • Journal Title

      Adv. Synth. Catal.

      Volume: 361 Issue: 16 Pages: 3704-3711

    • DOI

      10.1002/adsc.201900421

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  • [Journal Article] Chiral Benzazaborole-Catalyzed Regioselective Sulfonylation of Unprotected Carbohydrate Derivatives2019

    • Author(s)
      S. Kuwano, Y. Hosaka, T. Arai
    • Journal Title

      Chemistry - A European Journal

      Volume: 25 Issue: 56 Pages: 12920-12923

    • DOI

      10.1002/chem.201903443

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  • [Journal Article] Catalytic Asymmetric Synthesis of Chiral Bis(indolyl)methanes Using Ts-PyBidine-Nickel Complex2019

    • Author(s)
      Sato, R.; Tosaka, T.; Masu, H.; Arai, T.
    • Journal Title

      J. Org. Chem.

      Volume: 84 Issue: 21 Pages: 14248-14257

    • DOI

      10.1021/acs.joc.9b02006

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    • Author(s)
      Arai, T.; Araseki, K.; Kakino, J.
    • Journal Title

      Org. Lett.

      Volume: 21 Issue: 21 Pages: 8572-8576

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.9b03148

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  • [Journal Article] Dinuclear PhosphoiminoBINOL-Pd Container for Malononitrile: Catalytic Asymmetric Double Mannich Reaction for Chiral 1,3-Diamine Synthesis2018

    • Author(s)
      Arai, T.; Sato, K.; Nakamura, A.; Makino, H.; Masu, H.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Issue: 1 Pages: 837-837

    • DOI

      10.1038/s41598-018-19178-4

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  • [Presentation] 不斉触媒の探索と設計:力の調和が生み出す機能と活性2020

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      荒井 孝義
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      西田 有希・鍬野 哲・荒井 孝義
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      荒井 孝義
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      日本薬学会 第140春季年会
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      鈴木 拓己・西田有希・鍬野 哲・荒井 孝義
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      鍬野 哲・保坂 悠成・荒井 孝義
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      西田 有希・鍬野 哲・荒井 孝義
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      荒関 健介、柿野 純貴、荒井 孝義
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      荒井 孝義
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      西田 有希・鍬野 哲・荒井 孝義
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      Takayoshi Arai
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    • Author(s)
      Ryo Sato, Takuya Tosaka, Takayoshi Arai
    • Organizer
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    • Author(s)
      Kodai Horigane, Yuto Kamei, Masahiro Yamanaka, Takayoshi Arai
    • Organizer
      The 14th International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry (IKCOC-14)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 触媒的不斉ヨードラクトン化反応における亜鉛多核錯体の触媒機能と分子間不斉ヨードエステル化反応への応用2018

    • Author(s)
      堀金 航大・亀井 優斗・山中 正浩・荒井 孝義
    • Organizer
      第76回 有機合成化学協会関東支部シンポジウム
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  • [Presentation] 光学活性ビスイミダゾリジンピリジン配位子-コバルト触媒を用いるニトロアルケンとγ,δ-不飽和β-ケトエステルの不斉連続Michael反応2018

    • Author(s)
      飯守 結子・島田 拓弥・白杉 繭・荒井 孝義
    • Organizer
      第76回 有機合成化学協会関東支部シンポジウム
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      http://smarc.chiba-u.jp/socl/index.html

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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-01-27  

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