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Rapid synthesis of chiral molecules via organocatalyst mediated domino reaction

Publicly Offered Research

Project AreaHybrid Catalysis for Enabling Molecular Synthesis on Demand
Project/Area Number 18H04641
Research Category

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

Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

林 雄二郎  東北大学, 理学研究科, 教授 (00198863)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Keywordsドミノ反応 / 有機触媒 / ポット合成 / 不斉触媒反応 / マイケル反応
Outline of Annual Research Achievements

我々は既に、diphenylprolinol silyl ether触媒とピロリジンの2つの触媒をあわせ用いることにより、ケトンとα,β-不飽和アルデヒドとの不斉マイケル反応が高エナンチオ選択的に進行することを見出している。本反応ではケトンとピロリジンが反応してエナミンが生成し、α,β-不飽和アルデヒドとdiphenylprolinol silyl etherが反応して光学活性なイミニウム塩が生成するものと考えていた。そこで、ピロリジンに変えて、光学活性な2級アミンを用いれば、ケトンのエナンチオ面の制御ができるものと期待して検討を行ったが、実現できなかった。反応機構が間違っている可能性があり、検討を行った。ピロリジンの役割を、当量反応、生成物の解析等を行い検討したところ、ケトンのエナミンは生成しているが、それよりも反応性の高いエノラートが生成していることを見出した。通常、2級アミンによるケトンからのエノラート生成は困難とされ、強塩基であるLDAなどが用いられるが、本反応においては、2級アミンと弱い酸であるp- ニトロフェノールを組み合わせることで、平衡的にエノラートが生成することを明らかにすることができた。
また、求核剤をシクロヘキサノンからシクロへキセノンに変えれば、ドミノ マイケル/マイケル反応により、一挙にビシクロ[2.2.2」オクタノン骨格が構築できるのではないかと考え、検討を行った。しかし、反応は進行するものの、化学収率、不斉収率は満足のいくものではなかった。そこで、ケトンに変えシリルエノールエーテルを用いたところ、目的の反応が進行することを見出した。1段階目のマイケル反応で、反応を停止することもできるし、そのまま温度を上昇させることにより、2段階目のマイケル反応が同一容器内で連続的に進行させることもできる。一般性のある反応を確立することができた。

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

    (26 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 4 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Asymmetric Michael Reaction of α-CF3 Thioester and α,β-Unsaturated Aldehyde Catalyzed by Diphenylprolinol Silyl Ether2019

    • Author(s)
      Hayashi Yujiro、Yamada Tomoaki、Sato Misaki、Watanabe Shoya、Kwon Eunsang、Iwasaki Kotaro、Umemiya Shigenobu
    • Journal Title

      Organic Letters

      Volume: 21 Issue: 13 Pages: 5183-5186

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.9b01774

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      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Asymmetric Synthesis of Biaryl Atropisomers Using an Organocatalyst‐Mediated Domino Reaction as the Key Step2019

    • Author(s)
      Hayashi Yujiro、Takikawa Akira、Koshino Seitaro、Ishida Keiichi
    • Journal Title

      Chemistry-A European Journal

      Volume: 25 Issue: 44 Pages: 10319-10322

    • DOI

      10.1002/chem.201902767

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      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Asymmetric Synthesis of Chiral 1,3-Dimethyl Units Through a Double Michael Reaction of Nitromethane and Crotonaldehyde Catalyzed by Diphenylprolinol Silyl Ether2019

    • Author(s)
      Hayashi Yujiro、Toda Shunsuke
    • Journal Title

      Synlett

      Volume: 30 Issue: 04 Pages: 442-448

    • DOI

      10.1055/s-0037-1611644

    • Related Report
      2019 Annual Research Report 2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Diarylprolinol‐Mediated Asymmetric Direct Cross‐Aldol Reaction of α,β‐Unsaturated Aldehyde as an Electrophilic Aldehyde2019

    • Author(s)
      Hayashi Yujiro、Nagai Kaito、Umemiya Shigenobu
    • Journal Title

      Chemistry An Asian Journal

      Volume: 14 Issue: 23 Pages: 4146-4149

    • DOI

      10.1002/asia.201901236

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    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Enantiodivergent synthesis of axially chiral biaryls from organocatalyst mediated domino reaction products2020

    • Author(s)
      KOSHINO, Seitaro; KWON, Eunsang; TANIGUCHI, Tohru; MONDE, Kenji; HAYASHI, Yujiro
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会、東京理科大学野田キャンパス
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  • [Presentation] One-pot synthesis of Corey lactone in 150-minutes and total synthesis of latanoprost2020

    • Author(s)
      UMEKUBO, Nariyoshi; HAYASHI, Yujiro
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会、東京理科大学野田キャンパス
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of polymer supported diphenylprolinol type organocatalyst2020

    • Author(s)
      HATTORI, Shusuke; KOSHINO, Seitaro; UOZUMI, Yasuhiro; HAYASHI, Yujiro
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会、東京理科大学野田キャンパス
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  • [Presentation] Asymmetric vinylogous Michael reaction between a,b-unsaturated aldehyde and 2-acetylcyclohexenone catalyzed by organocatalyst2020

    • Author(s)
      SUGA, Yurina; UMEKUBO, Nariyoshi; HAYASHI, Yujiro
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会、東京理科大学野田キャンパス
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Organocatalyst in Pot Economical Synthesis2020

    • Author(s)
      Yujiro Hayashi
    • Organizer
      Pfizer Endowment lecture & Prof. D. K. Banerjee Memorial Award Lecture & Prof. A. Srikrshana Memorial Award lecture, Indian Institute of Science, Bangalore, India
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Time Economical Synthesis of Biologically Active Molecules2020

    • Author(s)
      Yujiro Hayashi
    • Organizer
      An International Symposium on Changing Paradigms in Process Innovation, Dr. Reddy’s Institute of Life Sciences, University of Hyderabad, Hyderabad, India (Plenary)
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Organocatalyst in Pot Economical Synthesis2020

    • Author(s)
      Yujiro Hayashi
    • Organizer
      nternational Conference on Recent Trends in Catalysis 2020, National Institute of Technology Calicut, Calicut, India
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 二つの第二級アミン触媒を用いたα,β-不飽和アルデヒドとケトンとの 直接的不斉Michael反応2019

    • Author(s)
      楳窪成祥, 林雄二郎
    • Organizer
      第29回万有福岡シンポジウム, 九州大学医学部百年講堂
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Asymmetric Michael Reaction of a,b-Unsaturated Aldehyde and Ketone Catalyzed by Two Secondary Amine Catalysts2019

    • Author(s)
      Terunuma Takahiro, Umekubo Nariyoshi, Hayahi Yujiro
    • Organizer
      The 1st International Symposium on Hybrid Catalysis for Enabling Molecular Synthesis on Demand, Ito Hall, Ito International Research Center, The University of Tokyo
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A new synthetic method for axially chiral compounds via an organocatalyst2019

    • Author(s)
      Akira Takikawa, Seitaro Koshino, Keiichi Ishida, Yujiro Hayashi
    • Organizer
      The 1st International Symposium on Hybrid Catalysis for Enabling Molecular Synthesis on Demand, Ito Hall, Ito International Research Center, The University of Tokyo
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Access to trisubstituted piperidines using an organocatalyst-mediated asymmetric conjugate addition of aldehydes and β-substituted-α-cyano ethyl acrylates as a key step2019

    • Author(s)
      Odoh Amaechi Shedrack, Nektarios Kranidiotis Hisatomi, Hayashi, Yujiro
    • Organizer
      27th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress (ISHC), Rohm theater Kyoto and Miyakomesse, Kyoto
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      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A new methodology to constructing axially chiral biaryls using organocatalyst2019

    • Author(s)
      Seitaro Koshino, Akira Takikawa, Keichi Ishida, Eunsang Kwon, Tohru Taniguchi, Kenji Monde, Yujiro Hayashi
    • Organizer
      27th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress (ISHC), Rohm theater Kyoto and Miyakomesse, Kyoto
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of Polymer Supported Diphenylprolinol Alkyl ether2019

    • Author(s)
      Shusuke Hattori, Seitaro Koshino, Yujiro Hayashi
    • Organizer
      第12回有機触媒シンポジウム、京都大学藤多記念ホール、京都
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Asymmetric vinylogous Michael reaction between α,β-unsaturated aldehyde and 2-acetylcyclohexenone catalyzed by organocatalyst2019

    • Author(s)
      Yurina, Suga, Nariyoshi Umekubo, Yujiro Hayashi
    • Organizer
      第12回有機触媒シンポジウム、京都大学藤多記念ホール、京都
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 有機触媒を用いた軸不斉分子の新規合成法 およひ軸不斉発現機構の解明2019

    • Author(s)
      越野晴太郎, 石田圭一, 滝川彬, 權垠相, 谷口透, 門出健次, 梅宮茂伸, 林雄二郎
    • Organizer
      第115回有機合成シンポジウム2019年、東北大学 青葉山コモンズ、仙台
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 有機触媒を用いた軸不斉ビフェニルの新規合成法2019

    • Author(s)
      滝川彬、越野晴太郎、石田圭一、林雄二郎
    • Organizer
      第115回有機合成シンポジウム2019年、東北大学 青葉山コモンズ、仙台
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 有機触媒を用いた軸不斉化合物の新規合成法2019

    • Author(s)
      滝川彬、越野晴太郎、石田圭一、谷口透、門出健次、權垠相、林雄二郎
    • Organizer
      第30回記念 万有仙台シンポジウム、仙台国際センター
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 2つの第二級アミン触媒を用いたα,β-不飽和アルデヒドとケトンとの直接的不斉マイケル反応の開発2019

    • Author(s)
      照沼敬洋、楳窪成祥、林雄二郎
    • Organizer
      第36回有機合成化学セミナー、長良川国際会議場、岐阜
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Asymmetric Total Synthesis of Latanoprost Using Organocatalysts2019

    • Author(s)
      河内元希, 梅宮茂伸, 谷口透, 門出健次, 林雄二郎
    • Organizer
      化学系協会東北大会、山形大学小白川キャンパス
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 有機触媒を用いた最近の進歩2019

    • Author(s)
      林 雄二郎
    • Organizer
      第36回有機合成化学セミナー、有機合成化学協会、長良川国際会議場、岐阜
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      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 二つの第二級アミン触媒を用いた不斉マイケル反応の開発および反応機構解明2018

    • Author(s)
      楳窪成祥、林雄二郎
    • Organizer
      第33回有機合成化学若手研究者の仙台セミナー
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      2018 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] シクロペンタン化合物の製造方法、ラクトン化合物の製造方法、ジオール化合物の製造方法、および化合物2019

    • Inventor(s)
      林 雄二郎、楳窪成祥、須賀友梨奈
    • Industrial Property Rights Holder
      林 雄二郎、楳窪成祥、須賀友梨奈
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-187643
    • Filing Date
      2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2021-12-27  

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