Integration of functional groups by electronically programmed reactions and its application to development of photodynamic drugs

• Project Area: Middle molecular strategy: Creation of higher bio-functional molecules by integrated synthesis.
• Project/Area Number: 18H04430
• 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 of Science
• Principal Investigator: 折田 明浩 岡山理科大学, 工学部, 教授 (30262033)
• 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: 光触媒 / 還元的脱スルホニル化 / クリック反応 / アミノトリアゾール / 表面科学 / アセチレン / 色素 / π共役 / イナミン / アミノアセチレン / ホスホリル / 保護基 / 官能基化 / 電子的制御 / 光線力学療法

Outline of Annual Research Achievements

Julia反応は，スルホンとカルボニル化合物からオレフィンを合成する反応であり，様々な官能基が共存できることから，天然物合成など幅広く利用されてきた。その一方，Julia反応ではナトリウムアマルガムが還元的脱スルホニル化の工程で利用され，水銀に由来する環境負荷が大きな懸念材料として長年に渡って残されてきた。我々はナトリウムアマルガムに代わる実用的な還元剤として，ペリレン光触媒‐青色LEDを用いてJulia反応を実施した。ベンジルスルホンを出発原料に用いて，中間体を一切単離することなく炭素-炭素結合生成，官能基変換，光触媒還元的脱スルホニル化を連続して行ったところ，反応は速やかに進行し目的のオレフィンを収率良く得ることができた。ブロモ基で置換したり芳香族複素環を含むオレフィンでも反応は進行した。また，フローマイクロリアクターを用いた光反応では反応時間を大幅に短縮することもできた。本反応から得られたブロモ置換したオレフィンを用いたπ拡張反応から蛍光性エンインを合成することができた。
ブロモホスホリルエチンを出発原料に用いてアミノトリアゾールを合成した。ブロモホスホリルエチンは市販のエチニルグリニャール試薬をホスフィン化，酸化，臭素化することで，比較的大きなスケールで調製できる。続いてブロモ基をアミンで置換し，ホスホリルイナミンを合成した。芳香族アミンを用いた反応では収率良く目的とするホスホリルイナミンが得られたが，高い求核力をもつ脂肪族アミンでは低収率であった。最後に脱ホスホリル化とクリック反応とを同時に実施することで、アミノトリアゾールを得た。脱ホスホリル化は，通常ブトキシカリウムとの反応で速やかに進行するが，ホスホリルイナミンではイナミン部位からの電子供与によってホスホリルが求核反応を受けにくくなることが分かった。

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] Syntheses of Diarylethenes by Perylene-catalyzed Photodesulfonylation from Ethenyl Sulfones (2020)
  • Author(s): Watanabe Hikaru、Takemoto Mai、Adachi Kazumasa、Okuda Yasuhiro、Dakegata Aki、Fukuyama Takahide、Ryu Ilhyong、Wakamatsu Kan、Orita Akihiro
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 49 Issue: 4 Pages: 409-412
  • DOI: 10.1246/cl.200046
  • NAID: 130007828854
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Synthesis of Ph2P(O)-stabilized Ynamines via C(sp)?N Bond Formation and Their Dephosphorylative Copper-catalyzed Click Reaction (2019)
  • Author(s): Okuda Yasuhiro、Seo Tomoyo、Shigezane Yuki、Watanabe Hikaru、Akashi Haruo、Iwanaga Tetsuo、Orita Akihiro
  • Journal Title: Chemistry Letters Volume: 48 Issue: 12 Pages: 1484-1487
  • DOI: 10.1246/cl.190647
  • NAID: 130007757505
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of Regioisomeric Graphene Nanoribbon Junctions via Heteroprecursors (2019)
  • Author(s): Sun Kewei、Krej?i Ond?ej、Foster Adam S.、Okuda Yasuhiro、Orita Akihiro、Kawai Shigeki
  • Journal Title: The Journal of Physical Chemistry C Volume: 123 Issue: 28 Pages: 17632-17638
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.9b05881
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Disproportionation-induced solid-state fluorescence in 6,13-dihydropentacenes (2019)
  • Author(s): Tajima Tomoyuki、Sanda Rai、Nishihara Katsuya、Shirai Hitoshi、Okuda Yasuhiro、Orita Akihiro、Takaguchi Yutaka
  • Journal Title: RSC Advances Volume: 9 Issue: 30 Pages: 17035-17039
  • DOI: 10.1039/c9ra03297e
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Diacetylene Linked Anthracene Oligomers Synthesized by One-Shot Homocoupling of Trimethylsilyl on Cu(111) (2018)
  • Author(s): Kawai Shigeki, Krejci Ondrej, Foster Adam S., Pawlak Remy, Xu Feng, Peng Lifen, Orita Akihiro, Meyer Ernst
  • Journal Title: ACS Nano Volume: 12 Issue: 8 Pages: 8791-8797
  • DOI: 10.1021/acsnano.8b05116
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Syntheses of pai-System Expanded Compounds by Using Ph2P(O)-Protected Terminal Ethynes (2019)
  • Author(s): A. Orita
  • Organizer: The 8th Japanese-Sino Symposium on Organic Chemistry for Young Scientists
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ホスホリルエチン： Ph2P(O） 基で置換した末端アセチレンの合成とπ拡張化合物への変換反応 (2019)
  • Author(s): 折田明浩
  • Organizer: 2019 年度先端錯体工学研究会（SPACC） 年会
  • Invited
• [Presentation] Amino(phosphoryl)ethynes: Synthesis, Physical Properties and Transformation to Aminotriazoles (2019)
  • Author(s): A. Orita
  • Organizer: The 2nd International Symposium on Middle Molecular Strategy for Young Scientists (ISMMYSys-2)
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Synthesis of Monoiododiarenopentalene: Addition of in situ Prepared Hydrogen Iodide to Sondheimer-Wong Diyne (2018)
  • Author(s): ○Akihiro Orita, Yasuhiro Okuda, Sakimaru Mori, Masaki Taniguchi
  • Organizer: The Third International Symposium on the Synthesis and Application of Curved Organic pi-Molecules & Materials (CURO-pai III)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] アセチレン誘導体の簡略化合成法の開発と有機材料創製への応用 (2018)
  • Author(s): 折田明浩
  • Organizer: 第34回若手化学者のための化学道場（in 高知）
  • Invited
• [Presentation] One-shot Oligomerization of 9,10-Diethynylanthracene on Cu(111): Consecutive Desilylation and Homo-coupling of 9,10-Bis(trimethylsilylethynyl)anthracene (2018)
  • Author(s): Akihiro Orita, Shigeki Kawai, Adam S. Foster, Yasuhiro Okuda, and Ernst Meyer
  • Organizer: The 4th International Symposium on Middle Molecular Strategy
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 9,10-ビス(トリメチルシリル)アントラセンを用いた銅(111)面上でのワンショット脱シリル-Glaserカップリング (2018)
  • Author(s): ○折田明浩、川井 茂樹、Foster Adam S.、奥田靖浩、Meyer Ernst
  • Organizer: 日本化学会第99春季年会(2019)
• [Presentation] One-shot desilylation and Glaser coupling of 9,10-bis(trimethylsilylethynyl)anthracene on Cu(111). (2018)
  • Author(s): ○ORITA, Akihiro; KAWAI, Shigeki; FOSTER, Adam S.; OKUDA, Yasuhiro; MEYER, Ernst
  • Organizer: 日本化学会 第99春季年会
• [Presentation] Development of Aminoacetylene Derivatives for Effective Synthesis of Organonitrogen Bioactive Compounds (2018)
  • Author(s): ○OKUDA, Yasuhiro; SEO, Tomoyo; SHIGEZANE, Yuki; ORITA, Akihiro
  • Organizer: 日本化学会 第99春季年会
• [Presentation] Synthesis and Physicochemical Properties of Air-Stable Ynamines, and the Subsequent Dephosphorylative Click Reaction (2018)
  • Author(s): ○OKUDA, Yasuhiro; SEO, Tomoyo; SHIGEZANE, Yuki; ORITA, Akihiro
  • Organizer: 日本化学会 第99春季年会
• [Presentation] 9-ボラフルオレン誘導体を用いた歪みアルキンの芳香環化による湾曲πシステムの構築 (2018)
  • Author(s): ○荒井由土・庄子良晃・奥田靖浩・折田明浩・福島孝典
  • Organizer: 日本化学会 第99春季年会
• [Presentation] カーボンナノチューブ内包配向基を有する可視光色素の合成 (2018)
  • Author(s): 奥田靖浩・〇渡部光・森咲丸・山田祐嗣・折田明浩
  • Organizer: 2018年日本化学会中国四国支部大会 愛媛大会
• [Presentation] ブロモホスホリルエチンを用いる機能性アセチレンの合成・変換プロセス (2018)
  • Author(s): ○奥田靖浩・重實悠希・瀬尾朋世・折田明浩
  • Organizer: 2018年日本化学会中国四国支部大会 愛媛大会
• [Presentation] One-shot Glaser coupling of 9,10-bis(trimethylsilylethynyl)anthracene on Cu(111) (2018)
  • Author(s): 〇折田明浩・川井茂樹・Adam S. Foster・奥田靖浩・Ernst Meyer
  • Organizer: 2018年日本化学会中国四国支部大会 愛媛大会
• [Presentation] One-pot Synthesis of Sondheimer-Wong Diynes and Their Transformations to Pentalene Derivatives through Transannulation (2018)
  • Author(s): ○Akihiro Orita, Yasuhiro Okuda, Sakimaru Mori and Masaki Taniguchi
  • Organizer: The 8th Spanish-Portuguese-Japanese Organic Chemistry Symposium (8th SPJ-OCS)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 不安定化学種の銅(111)面上でのワンショットオリゴマー化反応：9,10-ビス(トリメチルシリルエチニル)アントラセンの脱シリル化とホモカップリング (2018)
  • Author(s): ○折田明浩，川井茂樹，Adam S. Foster，奥田 靖浩 ，Ernst Meyer
  • Organizer: フルオラス科学研究会第１１回シンポジウム
• [Presentation] 安定なイナミン等価体を用いる銅触媒クリック反応 (2018)
  • Author(s): ○奥田靖浩、瀬尾朋世、重實悠希、竹本真愛、折田明浩
  • Organizer: 第６５回有機金属化学討論会
• [Presentation] Synthesis of Butadiynes via Palladium-Catalyzed Cross-Coupling of Bromo(phosphoryl)ethyne. (2018)
  • Author(s): ○Yasuhiro Okuda, Yuki Shigezane, Akihiro Orita
  • Organizer: The 4th International Symposium on C-H Activation (ISCHA4)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] One-shot Oligomerization of Unstable Terminal Ethyne on Cu(111): Consecutive Desilylation and Homo-coupling of 9,10-Bis(trimethylsilylethynyl)anthracene (2018)
  • Author(s): ○Akihiro Orita, Shigeki Kawai, Adam S. Foster Yasuhiro Okuda, Ernst Meyer
  • Organizer: The 14th International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry (IKCOC-14)
  • Int'l Joint Research
• [Book] 有機フッ素化合物の最新動向 (2018)
  • Author(s): 折田明浩 他 （監修 今野 勉）
  • Total Pages: 317
  • Publisher: シーエムシー出版
  • ISBN: 9784781313375
• [Remarks] 岡山理科大学 工学部 バイオ・応用化学科 折田研究室
  • URL: http://www.dac.ous.ac.jp/orita/index.html