反応集積化に適した高活性反応プロモーターを用いるマイクロフローシステムの開発

• Project Area: Middle molecular strategy: Creation of higher bio-functional molecules by integrated synthesis.
• Project/Area Number: 18H04415
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 菅 誠治 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (50291430)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2019: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2018: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: フロー合成 / 電解反応 / 触媒反応 / マイクロリアクター

Outline of Annual Research Achievements

反応集積化のためのキーテクノロジーとして注目されているマイクロフロー合成システムに着目し、これらを用いて有機電子移動反応により発生させた高活性な均一系触媒やプロモーターを用いた高速で効率的な触媒型反応を実現すること、およびこれを集積化することを目的として研究を行った。令和元年度はとくに下記の課題について重点的に取り組んだ。
１．アセトニトリル溶媒中での電解反応のよるシアノメチル化反応
アセトニトリルにアルデヒド溶解させた溶液に触媒量の電気を通電し還元反応を行うと、対応するシアノメチル化体が得られることが報告されている。この反応は操作的に単純で非常にクリーン、かつ、原子効率の高い反応であるが、再現性に乏しく、また、反応機構も不明であった。本年度は当研究室で独自に開発したマイクロフロー電解リアクターを用いて、各種ベンズアルデヒド誘導体、さらには脂肪族アルデヒドやα,β-不飽和アルデヒドなどを基質として反応条件を精査した。その結果、マイクロフロー系での反応がバッチ系と比較して格段に反応効率が向上することがわかった。再現性も確保できた。
２．電解還元により開始されるシアノシリル化反応
上記マイクロフロー電解リアクターを用いた反応探索の中で、アルデヒドとトリメチルシリルシアニドを共存させた状態で電解還元を行うと、ごく少量の電気量を通電するだけで、アルデヒドのシアノシリル化が高効率で進行することを見出した。本年度はマイクロフロー系でこの反応の汎用性を調査したところ、多様なアルデヒドのみならず、ケトンにおいても高い収率で進行することを明らかにした。

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。

Research Products

• [Journal Article] The Fungal Metabolite (+)-Terrein Abrogates Osteoclast Differentiation via Suppression of the RANKL Signaling Pathway through NFATc1 (2020)
  • Author(s): S. Nakagawa, K. Omori, M. Nakayama, H. Mandai, S. Yamamoto, H. Kobayashi, H. Sako, K. Sakaida, H. Yoshimura, S. Ishii, S. Ibaragi, K. Hirai, K. Yamashiro, T. Yamamoto, S. Suga
  • Journal Title: Int. Immunopharmacol Volume: 83 Pages: 106429-106429
  • DOI: 10.1016/j.intimp.2020.106429
  • NAID: 120006892916
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Electrochemical Synthesis of Thienoacene Derivatives: Transition‐Metal‐Free Dehydrogenative C?S Coupling Promoted by a Halogen Mediator (2020)
  • Author(s): Mitsudo Koichi、Matsuo Ren、Yonezawa Toki、Inoue Haruka、Mandai Hiroki、Suga Seiji
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edition Volume: 59 Issue: 20 Pages: 7803-7807
  • DOI: 10.1002/anie.202001149
  • NAID: 120006961127
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Iodide-Mediated or Iodide-Catalyzed Demethylation and Friedel-Crafts C-H Borylative Cyclization Leading to Thiophene-Fused 1,2-Oxaborine Derivatives (2019)
  • Author(s): Shigemori Keisuke、Watanabe Momoka、Kong Julie、Mitsudo Koichi、Wakamiya Atsushi、Mandai Hiroki、Suga Seiji
  • Journal Title: Organic Letters Volume: 21 Issue: 7 Pages: 2171-2175
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.9b00485
  • NAID: 120006808071
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 1,10-Phenanthroline- or Electron-Promoted Cyanation of Aryl Iodides (2019)
  • Author(s): Mitsudo Koichi、Yoshioka Kazuki、Hirata Takayuki、Mandai Hiroki、Midorikawa Koji、Suga Seiji
  • Journal Title: Synlett Volume: 印刷中 Issue: 10 Pages: 1209-1214
  • DOI: 10.1055/s-0037-1611793
  • NAID: 120006847071
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enantioselective Acyl Migration Reactions of Furanyl Carbonates with Chiral DMAP Derivatives (2018)
  • Author(s): Fujii Kazuki、Mitsudo Koichi、Mandai Hiroki、Korenaga Toshinobu、Suga Seiji
  • Journal Title: Chemistry - A European Journal Volume: 26 Issue: 9 Pages: 2208-2212
  • DOI: 10.1002/chem.201806050
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stereoselective nucleophilic addition reactions to cyclic N-acyliminium ions using the indirect cation pool method: Elucidation of stereoselectivity by spectroscopic conformational analysis and DFT calculations (2018)
  • Author(s): Mitsudo Koichi、Yamamoto Junya、Akagi Tomoya、Yamashita Atsuhiro、Haisa Masahiro、Yoshioka Kazuki、Mandai Hiroki、Ueoka Koji、Hempel Christian、Yoshida Jun-ichi、Suga Seiji
  • Journal Title: Beilstein Journal of Organic Chemistry Volume: 14 Pages: 1192-1202
  • DOI: 10.3762/bjoc.14.100
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Efficient Synthesis and Properties of [1]Benzothieno[3,2-b]thieno[2,3-d]furans and [1]Benzothieno[3,2-b]thieno[2,3-d]thiophenes (2018)
  • Author(s): Kurimoto Yuji、Mitsudo Koichi、Mandai Hiroki、Wakamiya Atsushi、Murata Yasujiro、Mori Hiroki、 Nishihara Yasushi、Suga Seiji
  • Journal Title: Asian Journal of Organic Chemistry Volume: 7 Issue: 8 Pages: 1635-1641
  • DOI: 10.1002/ajoc.201800270
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cu/Fe/O=PPh3-Catalyzed Etherification for the Synthesis of Aryl 3-Benzo[b]thienyl Ethers (2018)
  • Author(s): Mitsudo Koichi、Asada Takuya、Inada Tomohiro、Kurimoto Yuji、Mandai Hiroki、Suga Seiji
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 47 Issue: 8 Pages: 1044-1047
  • DOI: 10.1246/cl.180425
  • NAID: 130007430998
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dynamic Kinetic Resolution of Azlactones by a Chiral N,N-Dimethyl-4-aminopyridine Derivative Containing a 1,1′-Binaphthyl Unit: Importance of Amide Groups (2018)
  • Author(s): Mandai Hiroki、Hongo Kohei、Fujiwara Takuma、Fujii Kazuki、Mitsudo Koichi、Suga Seiji
  • Journal Title: Organic Letters Volume: 20 Issue: 16 Pages: 4811-4814
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.8b01960
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enantioselective Desymmetrization of 1,3-Diols by a Chiral DMAP Derivative (2018)
  • Author(s): Mandai Hiroki、Ashihara Kosuke、Mitsudo Koichi、Suga Seiji
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 47 Issue: 11 Pages: 1360-1363
  • DOI: 10.1246/cl.180697
  • NAID: 130007504936
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis and Properties of Dithieno-Fused 1,4-Azaborine Derivatives (2018)
  • Author(s): Mitsudo Koichi、Shigemori Keisuke、Mandai Hiroki、Wakamiya Atsushi、Suga Seiji
  • Journal Title: Organic Letters Volume: 20 Issue: 22 Pages: 7336-7340
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.8b03316
  • NAID: 120006765098
  • Peer Reviewed
• [Presentation] フロー電解リアクターを用いたアルデヒドのシアノメチル化反応 (2020)
  • Author(s): 國本俊平・田中宏樹・林田 賢佑・光藤 耕一・菅 誠治
  • Organizer: 電気化学会第87回大会
• [Presentation] マイクロフロー電解セルを用いた触媒的反応の開発 (2020)
  • Author(s): 菅 誠治
  • Organizer: 日本化学会 第100春季年会
  • Invited
• [Presentation] 分子内 C-H官能基化を経るフルオレノールの合成 (2020)
  • Author(s): 栗本悠司・光藤耕一・菅 誠治
  • Organizer: 日本化学会 第100春季年会
• [Presentation] 電気化学的な連続縮環反応によるチエノチオフェンの合成 (2020)
  • Author(s): 片浦 望・光藤耕一・菅 誠治
  • Organizer: 日本化学会第100春季年会
• [Presentation] PEM型リアクターを用いたエノンの選択的還元 (2020)
  • Author(s): 井上陽香・光藤耕一・菅 誠治
  • Organizer: 日本化学会第100春季年会
• [Presentation] フルベン誘導体の効率的合成および、その電気化学的特性 (2019)
  • Author(s): 栗本悠司・光藤耕一・菅 誠治
  • Organizer: 第43回有機電子移動化学討論会
• [Presentation] ハロゲンメディエータを用いた連続的な縮環反応によるチエノチオフェンの合成 (2019)
  • Author(s): 片浦 望・米澤時希・光藤耕一・菅 誠治
  • Organizer: 第43回有機電子移動化学討論会
• [Presentation] ハロゲンメディエータを用いた電気化学的脱水素型環化反応によるチエノアセンの合成 (2019)
  • Author(s): 米澤時希・松尾 恋・井上陽香・光藤耕一・菅 誠治
  • Organizer: 第43回有機電子移動化学討論会
• [Presentation] Efficient Synthesis of Benzodithienofuran and Benzodithienothiophene Derivatives via Pd-Catalyzed Dehydrogenative Cyclizations (2019)
  • Author(s): Koichi Mitsudo, Yuji Kurimoto, and Seiji Suga
  • Organizer: 20th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis (OMCOS20)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synthesis and Properties of Ethene-Bridged Terthiophene Multi-Oxides (2019)
  • Author(s): Masataoshi Takabatake, Koichi Mitsudo, and Seiji Suga
  • Organizer: 27th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress (ISHC-27)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Acylative Desymmetrization of meso-1,3-Diols by Chiral DMAP Derivatives (2019)
  • Author(s): Tsubasa Hironaka, Hiroki Mandai, and Seiji Suga
  • Organizer: 27th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress (ISHC-27)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ヨウ化物イオン触媒による脱メチル化と続くC-Hホウ素化によるチオフェン縮環1,2-オキサボリンの合成 (2019)
  • Author(s): 光藤耕一・重森圭介・菅 誠治
  • Organizer: 第66回有機金属化学討論会
• [Presentation] チエノ-1,2-オキサボリンの合成と物性 (2019)
  • Author(s): 光藤耕一・重森圭介・菅 誠治
  • Organizer: 第30回基礎有機化学討論会
• [Presentation] 「活性」にこだわった有機反応の開発 (2019)
  • Author(s): 菅 誠治
  • Organizer: フロンティア化学教育研究センター講演会
  • Invited
• [Presentation] ハロゲンメディエーターを用いる有機電解合成 (2019)
  • Author(s): 菅 誠治
  • Organizer: ハロゲン利用ミニシンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 光学活性DMAP 誘導体を用いるメソ-1,3-ジオールの不斉アシル化反応による非対称化 (2019)
  • Author(s): 広中翼・萬代大樹・菅 誠治
  • Organizer: 日本化学会 第99春季年会
• [Presentation] 光学活性DMAP 誘導体を用いるキラルビアリール化合物の速度論的光学分割 (2019)
  • Author(s): 松浦悠一郎・中村亮太・竹田直 史・萬代大樹・菅 誠治
  • Organizer: 日本化学会 第99春季年会
• [Presentation] エテン架橋ターチオフェン酸化物の合成とその電気化学的特性 (2019)
  • Author(s): 高畑正利・光藤耕一・菅誠治
  • Organizer: 日本化学会 第99春季年会
• [Presentation] 電気化学的な脱水素型環化反応によるチエノアセンの合成 (2019)
  • Author(s): 米澤時希・光藤耕一・菅誠治
  • Organizer: 日本化学会 第99春季年会
• [Presentation] チエニルチオエーテルの効率的ワンポット合成 (2019)
  • Author(s): 羽原奈々江・光藤耕一・菅誠治
  • Organizer: 日本化学会 第99春季年会
• [Presentation] フルベン誘導体の新規合成法の開発 (2019)
  • Author(s): 栗本悠司・光藤耕一・菅誠治
  • Organizer: 日本化学会 第99春季年会
• [Presentation] Reactions Using Organo-Dications As Redox-Switchable Catalysts in Batch and Flow Systems (2018)
  • Author(s): Seiji Suga, Yusuke Kurihara, Takayuki Hirata, Hiroki Tanaka, Koichi Mitsudo
  • Organizer: 233rd ECS Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 酸素および硫黄架橋ビチオフェン骨格の形成と縮環反応によるチエノアセン誘導体の新規合成法 (2018)
  • Author(s): 栗本悠司、光藤耕一、菅誠治
  • Organizer: 第113回有機合成シンポジウム
• [Presentation] 環状N-アシルイミニウムイオンと求核剤との反応における立体化学の逆転現象 (2018)
  • Author(s): 吉岡和紀・光藤耕一・菅 誠治
  • Organizer: 第42回有機電子移動化学討論会
• [Presentation] エテン架橋ターチオフェン(EBTT)を骨格に含むD-Aポリマーの合成とその電気化学的特性 (2018)
  • Author(s): 高畑正利・山崎新・光藤耕一・菅 誠治
  • Organizer: 第42回有機電子移動化学討論会
• [Presentation] 電気化学的な脱水素型環化反応によるπ拡張チエノアセンの合成 (2018)
  • Author(s): 米澤時希・松尾恋・光藤耕一・菅 誠治
  • Organizer: 第42回有機電子移動化学討論会
• [Presentation] Synthesis of 3-Benzo[b]thienyl 3-Thienyl Ether via an Addition-Elimination Reaction and Its Transformation to an Oxygen- Fused Dithiophene Skeleton: Synthesis and Properties of Benzodithienofuran and Its π-Extended Derivatives (2018)
  • Author(s): Koichi Mitsudo, Yuji Kurimoto, and Seiji Suga
  • Organizer: 28th International Conference on Organometallic Chemistry
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Efficient Synthesis and Properties of Benzodithienofurans and Benzodithienothiophenes (2018)
  • Author(s): Koichi Mitsudo, Yuji Kurimoto, and Seiji Suga
  • Organizer: The Fourth International Symposium on C-H Activation
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 光学活性DMAP誘導体を用いた糖類の位置選択的アシル化反応 (2018)
  • Author(s): 山本知哉・阿部健幸・萬代大樹・菅 誠治
  • Organizer: 第48回複素環化学討論会
• [Presentation] 酸素及び硫黄原子架橋を経る新規チエノアセン誘導体の効率的合成法の開発と物性評価 (2018)
  • Author(s): 栗本悠司・光藤耕一・菅誠治
  • Organizer: 第29回基礎有機化学討論会
• [Presentation] 鉄/銅共触媒系を用いたエーテル化反応によるアリールベンゾ[b]チエニルエーテルの合成 (2018)
  • Author(s): 浅田拓哉・光藤耕一・菅 誠治
  • Organizer: 第65回有機金属化学討論会
• [Presentation] 銅触媒を用いる脱水素型環化によるチエノフラン誘導体の合成 (2018)
  • Author(s): 小橋祥晃・光藤耕一・菅 誠治
  • Organizer: 第65回有機金属化学討論会
• [Presentation] 電気化学的脱水素環化反応によるπ拡張チエノアセンの合成 (2018)
  • Author(s): 光藤耕一，松尾恋，米澤時希，菅 誠治
  • Organizer: 2018年電気化学秋季大会
• [Presentation] Synthesis and Properties of Dithieno-fused 1,4-Azaborines (2018)
  • Author(s): Koichi Mitsudo, Keisuke Shigemori, Seiji Suga
  • Organizer: The Fourteenth International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Synthesis of Thiophene-fused 1,2-Oxaborines via Iodide-Catalyzed Demethylation and Intramolecular C-H Borylation (2018)
  • Author(s): Keisuke Shigemori, Koichi Mitsudo, Seiji Suga
  • Organizer: The Fourteenth International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Efficient Synthesis of Thienoacene Derivatives via Construction of Oxygen or Sulfur-Bridged Bithiophene Skeletons and the following Cyclization (2018)
  • Author(s): Yuji Kurimoto, Koichi Mitsudo, Seiji Suga
  • Organizer: The Fourteenth International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] “活性”にこだわった有機反応の開発 (2018)
  • Author(s): 菅 誠治
  • Organizer: 奈良先端科学技術大学院大学第407回 光ナノサイエンス特別講義
  • Invited
• [Presentation] Efficient and Straightforward Synthesis of Heterothienoacenes (2018)
  • Author(s): Koichi Mitsudo, Seiji Suga
  • Organizer: The 13th International Symposium on Organic Reactions
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Nucleophilic Additions to Cyclic N-Acyliminium Ions (2018)
  • Author(s): Seiji Suga
  • Organizer: The 13th International Symposium on Organic Reactions
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 高活性な光学活性DMAP誘導体を用いる軸性キラル化合物の速度論的光学分割反応 (2018)
  • Author(s): 萬代大樹，松浦悠一郎，竹田直史，菅 誠治
  • Organizer: 第11回有機触媒シンポジウム