アルキンの求電子的活性化に基づく連続環化反応の開発と生物活性物質の高効率合成

• Project Area: Organic Synthesis based on Integration of Chemical Reactions. New Methodologies and New Materials
• Project/Area Number: 22106510
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 草間 博之 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (30242100)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2011: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2010: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: アルキン / 白金触媒 / カルボニルイリド / 付加環化反応 / エングレリン / 全合成 / 不斉合成 / 集積合成 / 不飽和カルベン錯体 / インドール

Research Abstract

本研究では、適切な求核部位を有するアルキン類を遷移金属触媒によって求電子的に活性化して分子内環化反応を実現することで金属部位を有する高反応性化学種を発生させ、これを更なる分子内環化反応や分子間付加環化反応に利用することで生理活性物質等の合成中間体として有用な多環性化合物を一挙に構築する同一時空間集積型反応の開発を行うことを目的に検討を実施した。また、ここで開発した独自の骨格形成手法を利用して生物活性物質の高効率合成へと展開する研究も行った。
まず本年度は、前年度から引き続いて光学活性白金錯体を触媒として用いる鎖状γ,δ-イノンとビニルエーテルとの分子間付加環化反応について検討を行い、合成化学的に有用な8-オキサビシクロ[3.2.1]オクタン誘導体を高エナンチオ選択的に合成できること、またこの手法が様々な置換基を有する基質に一般性良く適用できることを明らかとした。さらにこの手法を基盤として、顕著な生理活性を有することで注目されているEnglerinAの効率的な全合成を達成した。
また,アルカロイド等によく見られる1-アザビシクロ[5.3.0]デカン誘導体の一段階合成を目指し、エンイン部位を有するα,β-不飽和チオイミダートの連続環化反応について検討を行ったところ、触媒量のクロムカルボニルを室温下、光照射条件で作用させることにより目的の連続環化生成物を高収率かつ単一の立体異性体として合成できることを見出した。
これらの成果は、入手容易な鎖状化合物から、生物活性物質の母核としてみられる多環性複素環化合物を一挙に合成できる点で優れており、生物活性物質の合成に有用な手法を提供するものである。

Research Products

• [Journal Article] Chromium(0)-Catalyzed Tandem Cyclization of α,β-Unsaturated Thioimidates Containing an Enyne Moiety (2012)
  • Author(s): Y, Karibe, H.Kusama, N.Iwasawa
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edition Volume: (印刷中) Issue: 25 Pages: 6318-6322
  • DOI: 10.1002/ange.201201505
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rhenium(I)- and Tungsten(0)-Catalyzed Tandem Cyclization of Acetylenic Dienol Silyl Ethers Based on Geminal Carbo-Functionalization of Alkynes (2011)
  • Author(s): H.Kusama, Y.Karibe, R.Imai, Y.Onizawa, H.Yamabe, N.Iwasawa
  • Journal Title: Chemistry-A European Journal Volume: 17 Issue: 17 Pages: 4839-4848
  • DOI: 10.1002/chem.201003019
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Photochemically Promoted Transition Metal-Free Cross-Coupling of Acylsilanes with Organoboronic Esters (2011)
  • Author(s): K.Ito, H.Tamashima, N.Iwasawa, H.Kusama
  • Journal Title: J.Am.Chem.Soc. Volume: 133 Issue: 11 Pages: 3716-3719
  • DOI: 10.1021/ja1102597
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] [3+2]Cycloaddition of Metal-Containing Azomethine Ylides for Highly Efficient Synthesis of Mitosene Skeleton (2011)
  • Author(s): J.Takaya, Y.Miyashita, H.Kusama, N.Iwasawa
  • Journal Title: Tetrahedron Volume: 67 Issue: 24 Pages: 4455-4466
  • DOI: 10.1016/j.tet.2011.04.017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Efficient Ligand Control for the Cationic Platinum(II)-Catalyzed Concise Synthesis of Two Types of Fused Carbocycles with Angular Oxygen Functionality (2011)
  • Author(s): H.Kusama, E.Watanabe, K.Ishida, N.Iwasawa
  • Journal Title: Chem.Asian J. Volume: 6 Issue: 9 Pages: 2273-2277
  • DOI: 10.1002/asia.201100460
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Platinum(II)-Catalyzed Generation and [3+2] Cycloaddition Reaction of α,β-Unsaturated Carbene Complex Intermediates for the Preparation of Polycylic Compounds (2011)
  • Author(s): K.Saito, H.Sogo, T.Suga, H.Kusama, N.Iwasawa
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society Volume: 133 Pages: 689-691
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthetic Studies on and Mechanistic Insight into [W(CO)_5(L)]-Catalyzed Stereo-selective Construction of Functionalized Bicyclo[5.3.0]decane Frameworks (2010)
  • Author(s): Y.Onizawa, M.Hara, T.Hashimoto, H.Kusama, N.Iwasawa
  • Journal Title: Chemistry-A European Journal Volume: 16 Pages: 10785-10796
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rhodium-catalyzed Synthesis of γ-Pyrones by Three Consecutive Redox-Aldol Reactions of Allylic Alcohols with α,β-Unsaturated Aldehydes (2010)
  • Author(s): A.Mizuno, H.Kusama, N.Iwasawa
  • Journal Title: Chemistry-A European Journal Volume: 16 Pages: 8248-8250
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enantioselective Preparation of 8-Oxabicyclo[3.2.1]octane Derivatives via Asymmetric [3+2]-Cycloaddition of Platinum-Containing Carbonyl Ylides with Vinyl Ethers (2010)
  • Author(s): K.Ishida, H.Kusama, N.Iwasawa
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society Volume: 132 Pages: 8842-8843
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gold-Catalyzed Tandem Cyclization of Dienol-Silyl Ethers for the Preparation of Bicyclo[4.3.0]nonane Derivatives (2010)
  • Author(s): H.Kusama, Y.Karibe, Y.Onizawa, N.Iwasawa
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edition Volume: 49 Pages: 4269-4272
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rhenium(I)-Catalyzed Cyclization of Silyl Enol Ethers Containing a Propargyl Carboxylate Moiety : A Versatile Access to Highly Substituted Phenols (2010)
  • Author(s): K.Saito, Y.Onizawa, H.Kusama, N.Iwasawa
  • Journal Title: Chemistry-A European Journal Volume: 16 Pages: 4716-4720
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 白金含有カルボニルイリドの[3+2]付加環化反応を基盤とするエングレリンAの全合成 (2012)
  • Author(s): 田澤葵、草間博之、岩澤伸治
  • Organizer: 日本化学会第92春季年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] 白金含有アゾメチンイリドの[3+2]付加環化反応を基盤としたYuremamineの合成研究 (2012)
  • Author(s): 大山智也、草間博之、岩澤伸治
  • Organizer: 日本化学会第92春季年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] 白金(II)触媒によるアルキンの求電子的活性化を基盤とした不飽和カルベン錯体中間体の生成とその[4+3]型付加環化反応 (2012)
  • Author(s): 十河秀行、菅拓也、草間博之、岩澤伸治
  • Organizer: 日本化学会第92春季年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2012-03-25
• [Presentation] 白金(II)触媒による電子豊富アレンと電子豊富ジエンとの分子間[4+3]付加環化反応 (2012)
  • Author(s): 東友香、草間博之、岩澤伸治
  • Organizer: 日本化学会第92春季年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2012-03-25
• [Presentation] 6族金属カルボニル錯体を用いたアルキンの求電子的活性化に基づく1-アザビシクロ[5.3.0]デカン誘導体の合成 (2012)
  • Author(s): 苅部雄輔、草間博之、岩澤伸治
  • Organizer: 日本化学会第92春季年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2012-03-25
• [Presentation] アルキンの求電子的活性化を基盤とする多環性骨格構築手法 (2011)
  • Author(s): 草間博之
  • Organizer: 有機合成化学を起点とするものづくり戦略ミニシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京(招待講演)
  • Year and Date: 2011-11-14
• [Presentation] Cr(CO)_5(L)-Catalyzed Tandem Cyclization of α,β-Unsaturated Thioimidate Derivatives Containing an Enyne Moiety (2011)
  • Author(s): Y.Karibe, H.Kusama, N.Iwasawa
  • Organizer: The Seventh International Symposium on Integrated Synthesis (ISIS-7)
  • Place of Presentation: 舞子
  • Year and Date: 2011-10-10
• [Presentation] 白金(II)触媒によるアルキンの求電子的活性化を基盤とした不飽和カルベン錯体中間体の[4+3]付加環化反応 (2011)
  • Author(s): 十河秀行、菅拓也、齊籐功泰、草間博之、岩澤伸治
  • Organizer: 第58回有機金属化学討論会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2011-09-09
• [Presentation] 白金(II)触媒を用いる七員環の縮環したインドール骨格構築法 (2011)
  • Author(s): 十河秀行、菅拓也、齊籐功泰、草間博之、岩澤伸治
  • Organizer: 第28回有機合成化学セミナー
  • Place of Presentation: 山形
  • Year and Date: 2011-09-02
• [Presentation] エンイン部位を有するα,β-不飽和チオイミダート誘導体の連続環化反応による1-アザビシクロ[5.3.0]デカン誘導体の合成 (2011)
  • Author(s): 苅部雄輔、草間博之、岩澤伸治
  • Organizer: 第61回有機合成化学協会関東支部シンポジウム
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 2011-05-22
• [Presentation] 白金含有カルボニルイリドの[3+2]付加環化反応に基づく多環性骨格構築法 (2011)
  • Author(s): 渡辺英一、石田健人、草間博之、岩澤伸治
  • Organizer: 第61回有機合成化学協会関東支部シンポジウム
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 2011-05-22
• [Presentation] タングステン触媒を用いたビシクロ[5.3.0]デカン骨格構築法とグアイアノリド類の合成を指向した官能基変換 (2011)
  • Author(s): 辻本優広、橋本拓也、苅部雄輔、草間博之、岩澤伸治
  • Organizer: 日本化学会第91春季年会
  • Place of Presentation: 横浜(誌上開催)
  • Year and Date: 2011-03-28
• [Presentation] 白金(II)触媒による電子豊富アレンと電子豊富ジエンとの分子間[4+2]付加環化反応 (2011)
  • Author(s): 東友香、渡辺英一、海老澤雅、草間博之、岩澤伸治
  • Organizer: 日本化学会第91春季年会
  • Place of Presentation: 横浜(誌上開催)
  • Year and Date: 2011-03-27
• [Presentation] 白金含有カルボニルイリドの[3+2]付加環化反応に基づく縮環炭素骨格構築法 (2011)
  • Author(s): 渡辺英一、石田健人、草間博之、岩澤伸治
  • Organizer: 日本化学会第91春季年会
  • Place of Presentation: 横浜(誌上開催)
  • Year and Date: 2011-03-27
• [Presentation] クロムカルボニル触媒を用いたエンイン部位を有するα,β-不飽和チオイミダート誘導体の連続環化反応 (2011)
  • Author(s): 苅部雄輔、草間博之、岩澤伸治
  • Organizer: 日本化学会第91春季年会
  • Place of Presentation: 横浜(誌上開催)
  • Year and Date: 2011-03-26
• [Presentation] 白金(II)触媒を用いるα,β-不飽和カルベン錯体の生成とその[3+2]付加環化反応 (2010)
  • Author(s): 齋藤功泰、草間博之、岩澤伸治
  • Organizer: 第57回有機金属化学討論会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2010-09-18
• [Presentation] [3+2]-Cycloaddition Reaction of Platinum-Containing Carbonyl Ylides for the Preparation of Fused Carbocycles (2010)
  • Author(s): Eiichi Watanabe, Kento Ishida, Hiroyuki Kusama, Nobuharu Iwasawa
  • Organizer: 7^<th> Workshop on Organic Chemistry for Junior Chemists
  • Place of Presentation: Hsinchu, Taiwan
  • Year and Date: 2010-09-04
• [Presentation] 白金含有アゾメチンイリドの[3+2]付加環化反応を基盤としたYuremamineの全合成研究 (2010)
  • Author(s): 大山智也、内田雅子、石田健人、草間博之、岩澤伸治
  • Organizer: 第27回有機合成化学セミナー
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2010-09-02
• [Presentation] 白金(II)触媒による電子豊富アレンと電子豊富ジエンとの分子間[4+2]型付加環化反応 (2010)
  • Author(s): 東友香、渡辺英一、海老澤雅、草間博之、岩澤伸治
  • Organizer: 第27回有機合成化学セミナー
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2010-09-02