Development of C-H cross coupling using radical conjugated metal catalyst

• Project Area: Precise Formation of a Catalyst Having a Specified Field for Use in Extremely Difficult Substrate Conversion Reactions
• Project/Area Number: 18H04239
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• 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): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥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: 有機化学 / 合成化学 / 薬学 / 触媒・化学プロセス / 有機合成化学 / 均一系触媒 / クロスカップリング / 有機ラジカル / C-H活性化

Outline of Annual Research Achievements

前年度に発見された、ホウ素によるアルコール認識を介したC(sp3)－H変換の開発に取り組んだ。すなわち、ボレート型認識によりアルコールα位C-H結合の弱化現象が観測され、反応促進に関与するとともに、位置選択的なC(sp3)-H結合編案に繋がるものと考えられた。可視光レドックス触媒（PC）-水素原子移動触媒（HAT）系とホウ素結合弱化触媒系を共同させる形でアルコールα位およびMichaelアクセプターを結合させるC-Hアルキル化系を開発し、原著論文として報告できた（Synthesis, in press）。
また並行して、より酸化耐性のあるケイ素化合物をホウ素の代わりに活用可能である事実も見いだすことができた。同様の反応形式にてシリカート型結合弱化現象を実証し、こちらも原著論文として報告した（Adv. Synth. Catal. 362, 337）。
これらはラジカル共役型錯体触媒系と協働させることにより、従来型触媒系では実現不可能なアルコール原料の新反応形式への拡張にあたって、基盤となる発見と言える。

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。

Research Products

• [Journal Article] Identification of Bond‐Weakening Spirosilane Catalyst for Photoredox α‐C-H Alkylation of Alcohols (2019)
  • Author(s): Sakai Kentaro、Oisaki Kounosuke、Kanai Motomu
  • Journal Title: Advanced Synthesis & Catalysis Volume: 362 Issue: 2 Pages: 337-343
  • DOI: 10.1002/adsc.201901253
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Catalytic Regio- and Enantioselective Proton Migration from Skipped Enynes to Allenes (2019)
  • Author(s): Wei Xiao-Feng、Wakaki Takayuki、Itoh Taisuke、Li Hong-Liang、Yoshimura Takayoshi、Miyazaki Aya、Oisaki Kounosuke、Hatanaka Miho、Shimizu Yohei、Kanai Motomu
  • Journal Title: Chem Volume: 5 Issue: 3 Pages: 585-599
  • DOI: 10.1016/j.chempr.2018.11.022
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Development of Highly Chemoselective Oxidative Transformations by Designing Organoradicals (2018)
  • Author(s): Oisaki Kounosuke
  • Journal Title: Chemical and Pharmaceutical Bulletin Volume: 66 Issue: 10 Pages: 907-919
  • DOI: 10.1248/cpb.c18-00501
  • NAID: 130007491386
  • ISSN: 0009-2363, 1347-5223
  • Year and Date: 2018-10-01
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Organophotoredox/Copper Hybrid Catalysis for Regioselective Allylic Aminodecarboxylation of β,γ-Unsaturated Carboxylic Acids (2018)
  • Author(s): Oisaki Kounosuke、Kanai Motomu、Manick Anne-Doriane、Tanaka Hirotaka
  • Journal Title: Synthesis Volume: 50 Issue: 15 Pages: 2936-2947
  • DOI: 10.1055/s-0036-1591983
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 均質な抗体-薬物複合体とその製造法 (2018)
  • Author(s): 生長幸之助
  • Journal Title: 化学と教育 Volume: 66 Pages: 236-237
  • NAID: 130007641135
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 有機ラジカルを用いたタンパク質変換法の開発―実験的観察とコラボが紡ぎ出す開発ストーリー (2018)
  • Author(s): 生長幸之助
  • Journal Title: 化学と工業 Volume: 71 Pages: 605-606
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] C(sp3)-H Cyanation Promoted by Visible-Light Photoredox/Phosphate Hybrid Catalysis (2018)
  • Author(s): Wakaki Takayuki、Sakai Kentaro、Enomoto Takafumi、Kondo Mio、Masaoka Shigeyuki、Oisaki Kounosuke、Kanai Motomu
  • Journal Title: Chemistry - A European Journal Volume: 24 Issue: 32 Pages: 8051-8055
  • DOI: 10.1002/chem.201801746
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Convergent and Functional-Group-Tolerant Synthesis of B-Organo BODIPYs (2018)
  • Author(s): Sawazaki Taka、Shimizu Yusuke、Oisaki Kounosuke、Sohma Youhei、Kanai Motomu
  • Journal Title: Organic Letters Volume: 20 Issue: 24 Pages: 7767-7770
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.8b03138
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 9-Azabicyclo[3.3.1]nonan-3-one N-oxyl (keto-ABNO) (2018)
  • Author(s): Kentaro Sakai, Kounosuke Oisaki, Motomu Kanai
  • Journal Title: Electronic Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis (e-EROS) Volume: なし
• [Presentation] 有機ラジカルの設計に基づくC(sp3)-H変換反応の開発 (2019)
  • Author(s): 生長 幸之助,
  • Organizer: ファインケミカルズ合成触媒研究会
  • Invited
• [Presentation] Electrochemical Tryptophan-Selective Bioconjugation (2019)
  • Author(s): Eisho Toyama, Katsuya Maruyama, Tomoya Sugai, Mio Kondo, Shigeyuki Masaoka, Tsuyoshi Saitoh, Kounosuke Oisaki, Motomu Kanai
  • Organizer: The 1st International Symposium on Hybrid Catalysis for Enabling Molecular Synthesis on Demand
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Tryptophan-Targeted Homogeneous Antibody-Drug Conjugates (2019)
  • Author(s): Katsuya Maruyama, Takashi Ishiyama, Atsushi Kawamura, Kuniko Saiki, Yuki Kobayashi, Yohei Seki, Keita Iguchi, Masaru Mitsuda, Kounosuke Oisaki, Motomu Kanai
  • Organizer: The 1st International Symposium on Hybrid Catalysis for Enabling Molecular Synthesis on Demand
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] MSn Analyses for Tryptophan-Conjugated ADC Mimic by Miniature MALDI Digital Ion Trap Mass Spectrometer (MALDI-DIT-MS) (2019)
  • Author(s): Hideharu Shichi, Shuichi Nakaya, Katsuya Maruyama, Kosuke Hosoi, Takashi Nishikaze, Koichi Kojima, Kei Kodera, Sadanori Sekiya, Shinichi Iwamoto, Kounosuke Oisaki, Motomu Kanai
  • Organizer: The 67th ASMS Conference on Mass Spectrometry and Allied Topics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 有機ラジカルを用いるタンパク質修飾法の開発と応用 (2019)
  • Author(s): 生長 幸之助
  • Organizer: 2019年度前期（春季）有機合成化学講習会
  • Invited
• [Presentation] 電気化学的手法を用いたトリプトファン選択的タンパク質修飾反応の開発 (2019)
  • Author(s): 外山瑛章, 丸山勝矢, 生長幸之助, 金井求
  • Organizer: 第8回JACI/GSCシンポジウム
• [Presentation] 電気化学的なトリプトファン選択的タンパク質修飾反応” (2019)
  • Author(s): 生長幸之助, 外山瑛章, 丸山勝矢, 須貝智也, 近藤美欧, 正岡重行, 斉藤 毅, 金井 求
  • Organizer: 第43回有機電子移動化学討論会
• [Presentation] トリプトファン連結型均質抗体―薬物複合体の開発 (2019)
  • Author(s): 丸山勝矢, 石山隆史, 河村篤, 斎木邦子, 小林由紀, 関陽平, 井口恵太, 満田勝, 生長幸之助, 金井求
  • Organizer: 第54回天然物化学談話会
• [Presentation] 有機ラジカルを用いるタンパク質修飾法の開発と応用 (2019)
  • Author(s): 生長 幸之助
  • Organizer: 生体機能関連化学若手の会・第31回サマースクール
  • Invited
• [Presentation] Electrochemical Tryptophan-Selective Bioconjugation (2019)
  • Author(s): Kounosuke Oisaki, Eisho Toyama, Katsuya Maruyama, Tomoya Sugai, Mio Kondo, Shigeyuki Masaoka, Tsuyoshi Saitoh, Motomu Kanai
  • Organizer: European Federation for Medicinal Chemistry International Symposium on Advances in Synthetic and Medicinal Chemistry (EFMC-ASMC’19)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 有機ラジカルを用いるタンパク質修飾法の開発と応用 (2019)
  • Author(s): 生長 幸之助
  • Organizer: 第2回理研ケミカルバイオロジー合宿Chemical Probe
  • Invited
• [Presentation] 電気化学的手法を用いたトリプトファン選択的タンパク質修飾反応の開発 (2019)
  • Author(s): 外山瑛章, 丸山勝矢, 須貝智也, 近藤美欧, 正岡重行, 斉藤毅, 生長 幸之助, 金井求
  • Organizer: 新学術領域「分子夾雑の生命化学」第2回 関東地区シンポジウム
• [Presentation] ELECTROCHEMICAL TRYPTOPHAN-SELECTIVE BIOCONJUGATION OF PROTEINS (2019)
  • Author(s): 生長 幸之助, 外山瑛章, 丸山勝矢, 須貝智也, 近藤美欧, 正岡重行, 斉藤毅, 金井求
  • Organizer: 第56回ペプチド討論会
• [Presentation] Electrochemical Tryptophan-Selective Bioconjugation (2019)
  • Author(s): Kounosuke Oisaki, Eisho Toyama, Katsuya Maruyama, Tomoya Sugai, Mio Kondo, Shigeyuki Masaoka, Tsuyoshi Saitoh, Motomu Kanai
  • Organizer: 19th Tateshina Conference on Organic Chemistry,
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A Bond-Weakening Borinate Complex for Improved Scope of Photoredox α-C-H Alkylation of Alcohols (2019)
  • Author(s): Kentaro Sakai, Kounosuke Oisaki, Motomu Kanai
  • Organizer: 4th International Symposium on Precisely Designed Catalysts with Customized Scaffolding
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Identification of Bond-Weakening Spirosilane Catalyst for Photoredox α-C-H Alkylation of Alcohols (2019)
  • Author(s): Kentaro Sakai, Kounosuke Oisaki, Motomu Kanai
  • Organizer: 4th International Symposium on Precisely Designed Catalysts with Customized Scaffolding
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ペプチドチオ酸を用いたペプチド合成法の開発 (2019)
  • Author(s): 笹本 晃生, 巽 俊文, 平野遼, 松本拓也, 生長 幸之助, 金井求
  • Organizer: 日本薬学会第140年会(京都)
• [Presentation] 新規結合弱化触媒を用いた可視光駆動型アルコールα位C-Hアルキル化 (2019)
  • Author(s): 坂井健太郎, 生長 幸之助, 金井 求
  • Organizer: 日本薬学会第140年会(京都)
• [Presentation] ホウ素-フォトレドックス-HATハイブリッド触媒系によるアルコールα-C-H官能基化反応 (2019)
  • Author(s): 坂井健太郎, 生長幸之助, 金井求
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] C(sp3)-H Cyanation Promoted by Visible-Light Photoredox/Phosphate Hybrid Catalysis (2019)
  • Author(s): Takayuki Wakaki, Kentaro Sakai, Takafumi Enomoto, Mio Kondo, Shigeyuki Masaoka, Kounosuke Oisaki, Motomu Kanai
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] トリプトファン連結型均質抗体-薬物複合体の開発 (2019)
  • Author(s): 丸山勝矢, 石山隆史, 河村篤, 斎木邦子, 小林由紀, 関陽平, 井口恵太, 満田勝, 生長幸之助, 金井求
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] Catalytic one-step synthesis of peptide thioacids and application to amino acid linkage (2019)
  • Author(s): Kounosuke Oisaki, Takuya Matsumoto, Koki Sasamoto, Ryo Hirano, Motomu Kanai
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] B-オルガノBODIPYの官能基許容性に優れた収束的合成法の開発 (2019)
  • Author(s): 澤崎鷹, 清水裕介, 生長幸之助, 相馬洋平, 金井求
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会
• [Presentation] 化学系プレプリント(ChemRxiv)の活用法を考える (2019)
  • Author(s): 生長 幸之助
  • Organizer: 日本化学会 第99春季年会「ジャーナルフォーラム」
  • Invited
• [Presentation] 高機能性色素の開発を指向したBオルガノBODIPYの収束的合成法の確立 (2019)
  • Author(s): 澤崎鷹, 清水裕介, 生長幸之助, 相馬洋平, 金井求
  • Organizer: 日本薬学会第139年会（千葉）
• [Presentation] 有機ラジカルを用いる化学選択的タンパク質変換反応の開発と応用 (2019)
  • Author(s): 生長 幸之助
  • Organizer: 日本薬学会第139年会（千葉） 生命指向型化学シンポジウム「生体分子を標的とした有機化学反応の新展開」
  • Invited
• [Presentation] Concisely Produced Homogeneous Antibody-Drug Conjugates by A Tryptophan-Selective Protein Bioconjugation (2018)
  • Author(s): Kounosuke Oisaki, Takashi Ishiyama, Kuniko Saiki, Yohei Seki, Keita Iguchi, Masaru Mitsuda, Motomu Kanai
  • Organizer: 14th Annual PEGS Boston
  • Int'l Joint Research
• [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(sp3)-Hシアノ化反応の開発 (2018)
  • Author(s): 若木貴行, 坂井健太郎, 榎本孝文, 近藤美欧, 正岡重行, 生長幸之助, 金井求
  • Organizer: 第16回次世代を担う有機化学シンポジウム
• [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 (2018)
  • Author(s): 生長幸之助, 松本拓也, 笹本晃生, 平野遼, 金井求
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会第13回年会
• [Presentation] トリプトファン結合型抗体―薬物複合体の開発 (2018)
  • Author(s): 河村篤, 石山隆史, 斎木邦子, 丸山勝矢, 関陽平, 井口恵太, 満田勝, 生長幸之助, 金井求
  • Organizer: 日本ケミカルバイオロジー学会第13回年会
• [Presentation] ペプチドチオ酸の触媒的一工程合成法とその応用 (2018)
  • Author(s): 笹本晃生, 松本拓也, 平野遼, 生長 幸之助, 金井求
  • Organizer: 第53回天然物化学談話会
• [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(sp3)-Hシアノ化の開発 (2018)
  • Author(s): 生長幸之助
  • Organizer: 第2回触発型有機化学研究会（AIKOC-2）
• [Presentation] C(sp3)-H Functionalizations Promoted by Structurally Novel Hydrogen Atom Transfer Catalyst (2018)
  • Author(s): Kounosuke Oisaki
  • Organizer: 3rd International Symposium on Precisely Designed Catalysts with Customized Scaffolding
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] C(sp3)-H Cyanation Promoted by Visible-Light Photoredox/Phosphate Hybrid Catalysis (2018)
  • Author(s): Kounosuke Oisaki, Takayuki Wakaki, Kentaro Sakai, Takafumi Enomoto, Mio Kondo, Shigeyuki Masaoka, Motomu Kanai
  • Organizer: The 4th International Symposium on C-H Activation (ISCHA-4)
  • Int'l Joint Research
• [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(sp3)-Hシアノ化の開発 (2018)
  • Author(s): 坂井健太郎, 若木貴行, 榎本孝文, 近藤美欧, 正岡重行, 生長幸之助, 金井求
  • Organizer: 第35回有機合成化学セミナー
• [Presentation] C(sp3)-H Cyanation Promoted by Visible-Light Photoredox/Phosphate Hybrid Catalysis (2018)
  • Author(s): Takayuki Wakaki, Kentaro Sakai, Takafumi Enomoto, Mio Kondo, Shigeyuki Masaoka, Kounosuke Oisaki, Motomu Kanai
  • Organizer: Frontiers in Chemistry, Armenia (ArmChemFront2018)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Chemoselective Transformations by Radical-Conjugated Redox Catalysis: From Functional Small Molecules to Biomacromolecules (2018)
  • Author(s): 生長 幸之助
  • Organizer: 三井化学 触媒科学奨励賞 受賞記念講演
  • Invited
• [Presentation] Concisely Produced Homogeneous Antibody-Drug Conjugates by A Tryptophan-Selective Protein Bioconjugation (2018)
  • Author(s): Kounosuke Oisaki, Takashi Ishiyama, Kuniko Saiki, Yohei Seki, Keita Iguchi, Masaru Mitsuda, Motomu Kanai
  • Organizer: 9th World ADC San Diego 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Catalytic One-step Synthesis of Peptide Thioacids (2018)
  • Author(s): Koki Sasamoto, Takuya Matsumoto, Ryo Hirano, Kounosuke Oisaki, Motomu Kanai
  • Organizer: The 9th International Forum on Chemistry of Functional Organic Chemicals (IFOC-9)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Tryptophan-Targeted Homogeneous Antibody-Drug Conjugates (2018)
  • Author(s): Katsuya Maruyama, Takashi Ishiyama, Atsushi Kawamura, Kuniko Saiki, Yuki Kobayashi, Yohei Seki, Keita Iguchi, Masaru Mitsuda, Kounosuke Oisaki, Motomu Kanai
  • Organizer: The 9th International Forum on Chemistry of Functional Organic Chemicals (IFOC-9)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] C(sp3)-H官能基化反応を実現するスルホンアミド型新規HAT触媒開発 (2018)
  • Author(s): 坂井健太郎, 田中博隆, 河村篤, 生長幸之助, 金井求
  • Organizer: 第11回有機触媒シンポジウム
• [Presentation] Homogeneous Antibody-Drug Conjugates (ADCs) by a Tryptophan-Selective Protein Bioconjugation (2018)
  • Author(s): Kounosuke Oisaki, Takashi Ishiyama, Atsushi Kawamura, Kuniko Saiki, Yuki Kobayashi, Katsuya Maruyama, Yohei Seki, Keita Iguchi, Masaru Mitsuda, Motomu Kanai
  • Organizer: 10th International Peptide Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 金井研究室発表論文リスト
  • URL: http://www.f.u-tokyo.ac.jp/~kanai/publication/index.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] ペプチド合成法 (2020)
  • Inventor(s): 金井求、生長幸之助、笹本晃生、平野遼、松本拓也
  • Industrial Property Rights Holder: 株式会社東京大学TLO
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2020-024974
  • Filing Date: 2020
• [Patent(Industrial Property Rights)] アミノ酸残基選択的な不可逆／可逆生体分子修飾法 (2020)
  • Inventor(s): 金井求、生長幸之助、丸山勝矢、石山隆史、関陽平
  • Industrial Property Rights Holder: 株式会社東京大学TLO
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2020
  • Overseas