配位性官能基導入による高機能性不斉有機分子触媒の創製研究

• Project Area: Advanced Molecular Transformations by Organocatalysts
• Project/Area Number: 26105727
• 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: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 中村 修一 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20335087)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2015: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000); Fiscal Year 2014: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 有機分子触媒 / 不斉合成 / 不斉触媒 / 生理活性物質 / 高立体選択的 / 環境調和型合成

Outline of Annual Research Achievements

近年、環境にやさしい不斉合成触媒として有機分子触媒が注目を集めている。しかしながら、既存の不斉有機分子触媒では達成できない不斉合成反応も数多く存在し、新機能を付与した触媒分子の設計・開発が望まれている。今回、信頼性の高いいくつかの不斉触媒骨格に対し配位性置換基を導入した新規不斉有機分子触媒を開発し、これまでに達成困難であった不斉合成反応の克服を目指した。
昨年度の研究において、キナ属の樹脂から単離でき、比較的安価かつ大量に入手可能なキナアルカロイド骨格にヘテロアレーンスルホニル基を導入した新規高機能不斉触媒を設計・合成した。本触媒の機能性を確認するために、ケチミンへのヒドロペルオキシドの不斉求核付加反応を検討した。このようなイミン類へのヒドロペルオキシド分子の付加反応は、生理活性物質として有用な光学活性なα-アミノペルオキシド類を与えるため、非常に重要な合成反応であるものの、ケチミン類に対する反応はこれまでに全く報告されていなかった。そこで、イサチンから誘導されるケチミンに対し、ヒドロペルオキシドの付加反応を検討したところ、高立体選択的に生成物が得られることが明らかとなった。
また、これまでにほとんど検討例のないα,β-不飽和エステル類へのマロン酸ハーフチオエステル（MAHT）の脱炭酸型共役反応の検討を行った。クマリン-3-カルボン酸とMAHTの反応において、反応条件を種々検討したところ、キニンから誘導したシンコナアルカロイドアミンに8-キノリンスルホニル基を導入したアミド型触媒を用いることで、高立体選択的に脱炭酸型共役付加反応が進行することが明らかとなった。
さらに、イミダゾリン部位をキラルリン酸部位を適切な位置に組み込んだ不斉触媒の設計・合成を行い、3H-インドール-3-オン類へのピロールの不斉Friedel-Crafts型反応を検討したところ、高い立体選択性で目的生成物を得ることに成功した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Organocatalytic Enantioselective Conjugate Addition of Malonic Acid Half Thioesters to Coumarin-3-carboxylic Acids Using N-Heteroarenesulfonyl Cinchona Alkaloid Amides (2016)
  • Author(s): Shuichi Nakamura,* Ayaka Toda, Masahide Sano, Tsubasa Hatanaka, Yasuhiro Funahashi
  • Journal Title: Adv. Synth. Catal. Volume: 358 Pages: 1029-1034
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Direct Enantioselective Vinylogous Mannich Reaction of Ketimines with g-Butenolide by Using Cinchona Alkaloid Amide/Zinc(II) Catalysts (2015)
  • Author(s): Shuichi Nakamura*, Ryota Yamaji, Masashi Hayashi
  • Journal Title: Direct Enantioselective Vinylogous Mannich Reaction of Ketimines with g-Butenolide by Using Cinchona Alkaloid Amide/Zinc(II) Catalysts Volume: 21 Issue: 27 Pages: 9615-9618
  • DOI: 10.1002/chem.201500599
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Catalytic enantioselective reaction of a-phenylthioacetonitriles using chiral bis(imidazoline)-Pd catalysts (2015)
  • Author(s): Masaru Kondo, Natsumi Kobayashi, Tsubasa Hatanaka, Yasuhiro Funahashi, Shuichi Nakamura*
  • Journal Title: Chem. Eur. J. Volume: 21 Issue: 25 Pages: 9066-9077
  • DOI: 10.1002/chem.201501351
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Organocatalytic Enantioselective Peroxidation of Ketimines Derived from Isatins (2015)
  • Author(s): Shuichi Nakamura,* Shun Takahashi
  • Journal Title: Org. Lett. Volume: 17 Issue: 11 Pages: 2590-2593
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.5b00805
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Catalytic Enantioselective Reaction of α-Aminoacetonitriles Using Chiral Bis(imidazoline)-Pd Catalysts (2015)
  • Author(s): Masaru Kondo, Tomoki Nishi, Tsubasa Hatanaka, Yasuhiro Funahashi, Shuichi Nakamura*
  • Journal Title: Angew. Chem. Int. Ed Volume: 54 Issue: 28 Pages: 8198-8202
  • DOI: 10.1002/anie.201503098
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Enantioselective Reaction Using Palladium Pincer Complexes with <i>C</i>₂-Symmetric Chiral Bis(imidazoline)s (2015)
  • Author(s): Shuichi Nakamura
  • Journal Title: Journal of Synthetic Organic Chemistry, Japan Volume: 73 Issue: 11 Pages: 1062-1071
  • DOI: 10.5059/yukigoseikyokaishi.73.1062
  • NAID: 130005113514
  • ISSN: 0037-9980, 1883-6526
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Organocatalytic Enantioselective Addition of Thiols to Ketimines Derived from Isatins (2015)
  • Author(s): S. Nakamura, S. Takahashi, D. Nakane, and H. Masuda
  • Journal Title: Org. Lett. Volume: 17 Issue: 1 Pages: 106-109
  • DOI: 10.1021/ol503309s
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Organocatalytic Enantioselective Decarboxylative Reaction of Malonic Acid Half Thioesters with Cyclic N-Sulfonyl Ketimines by Using N-Heteroarenesulfonyl Cinchona Alkaloid Amides (2015)
  • Author(s): S. Nakamura, M. Sano, A. Toda, D. Nakane, and H. Masuda
  • Journal Title: Chem. Eur. J. Volume: 21 Issue: 10 Pages: 1-5
  • DOI: 10.1002/chem.201406270
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Direct Asymmetric Mannich-Type Reaction of α-Isocyanoacetates with Ketimines using Cinchona Alkaloid/Copper(II) Catalysts (2014)
  • Author(s): M. Hayashi, M. Iwanaga, N. Shiomi, D. Nakane, H. Masuda, and S. Nakamura
  • Journal Title: Angew. Chem. Int. Ed. Volume: 53 Issue: 32 Pages: 8411-8415
  • DOI: 10.1002/anie.201404629
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Desymmetrization of meso-Aziridines with TMSNCS Using Metal Salts of Novel Chiral Imidazoline Phosphoric Acid Catalysts (2014)
  • Author(s): Shuichi Nakamura, Mutsuyo Ohara, Madoka Koyari, Masashi Hayashi, Kengo Hyodo, Nadaf Rashid Nabisaheb, and Yasuhiro Funahashi
  • Journal Title: Organic Letters Volume: 16 Issue: 17 Pages: 4452-4455
  • DOI: 10.1021/ol501990t
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Direct Enantioselective Three-Component Synthesis of Optically Active Propargylamines in Water (2014)
  • Author(s): Mutsuyo Ohara, Yoshichika Hara, Tohru Ohnuki, Shuichi Nakamura
  • Journal Title: Chemistry - A European Journal Volume: 20 Issue: 29 Pages: 8848-8851
  • DOI: 10.1002/chem.201402384
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 新規イミダゾリン-リン酸触媒を用いる環状ケチミンとピロールの不斉Aza-Friedel-Crafts 反応 (2016)
  • Author(s): 松田 奈純・中村 修一・小原 睦代
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会
  • Place of Presentation: 同志社大学 京田辺キャンパス
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] Enantioselective Nucleophilic Addition to Ketimines Using N-Heteroarenesulfonylated Cinchona Alkaloid Amide Catalysts (2016)
  • Author(s): 中村修一
  • Organizer: 第５回日英触媒的不斉合成コンフェレンス (5th UK-Japan Conference on Asymmetric Catalysis)
  • Place of Presentation: マンチェスター
  • Year and Date: 2016-03-14
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] シンコナアルカロイドスルホンアミド触媒を用いたクマリン3-カルボン酸に対する脱炭酸型不斉共役付加反応の開発 (2016)
  • Author(s): 戸田朱香・佐野正英・中村修一
  • Organizer: 有機分子触媒による未来型分子変換」第6回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪科学技術センター 大ホール
  • Year and Date: 2016-01-22
• [Presentation] 環状ケチミンへの新規光学活性イミダゾリン-リン酸触媒を用いる不斉Friedel-Crafts反応 (2016)
  • Author(s): 松田奈純・小原睦代・中村修一
  • Organizer: 有機分子触媒による未来型分子変換」第6回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪科学技術センター 大ホール
  • Year and Date: 2016-01-22
• [Presentation] N-Heteroarenesulfonylated cinchona alkaloid amide catalysts: Asymmetric reaction of some nucleophiles with ketimines (2015)
  • Author(s): Shuichi Nakamura, Masahide Sano, Shun Takahashi, Ayako Toda, Noriyuki Hara, Ryota Tamura
  • Organizer: The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICCHEM),
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii, USA.
  • Year and Date: 2015-12-15
• [Presentation] Asymmetric Desymmetrization of meso-Aziridines Catalyzed by Cinchona Alkaloid amides-Metal Complexes (2015)
  • Author(s): Noriyuki Shiomi, Masashi Hayashi, Shuichi Nakamura
  • Organizer: The 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICCHEM),
  • Place of Presentation: Honolulu, Hawaii, USA.
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Enantioselective Decarboxylative Mannich-type Reaction Using N-Heteroarenesulfonyl Cinchona Alkaloid amide Catalyst (2015)
  • Author(s): Ayaka Toda, Masahide Sano, Shuichi Nakamura
  • Organizer: The 13th International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry,
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2015-11-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Organocatalytic Enantioselective Aza-Friedel-Crafts Reaction of Cyclic Ketimines with Pyrroles (2015)
  • Author(s): Nazumi Matsuda, Mutsuyo Ohara, Shuichi Nakamura
  • Organizer: The 13th International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry,
  • Place of Presentation: Kyoto
  • Year and Date: 2015-11-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 新規光学活性イミダゾリン-リン酸触媒を用いた環状ケチミンへの不斉Friedel-Crafts反応開発 (2015)
  • Author(s): 松田奈純・小原睦代・中村修一
  • Organizer: 第46回 中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • Place of Presentation: 三重大学
  • Year and Date: 2015-11-07
• [Presentation] ヘテロアレーンスルホニル基を有する不斉有機触媒を用いた 光学活性スルタムの高エナンチオ選択的合成法の開発 (2015)
  • Author(s): 戸田朱香・佐野正英・中村修一
  • Organizer: 第４１回反応と合成の進歩シンポジウム
  • Place of Presentation: 近畿大学11月ホール
  • Year and Date: 2015-10-26
• [Presentation] 新規光学活性イミダゾリン-リン酸触媒を用いる環状ケチミンへの不斉Friedel-Crafts反応 (2015)
  • Author(s): 松田奈純・小原睦代・中村修一
  • Organizer: 第５回CSJ化学フェスタ２０１５
  • Place of Presentation: タワーホール船堀
  • Year and Date: 2015-10-13
• [Presentation] 光学活性イミダゾリンを活用する 不斉触媒の開発 (2015)
  • Author(s): 中村修一
  • Organizer: 第4回 有機分子触媒 若手セミナー
  • Place of Presentation: 名古屋金山研修センター・ゼミナールプラザ/金山プラザホテル
  • Year and Date: 2015-10-03
  • Invited
• [Presentation] Synthesis of Optically Active Sultams Using N-Heteroarenesulfonyl Cinchona Alkaloid Amide Catalyst (2015)
  • Author(s): Ayaka Toda, Masahide Sano, Shuichi Nakamura
  • Organizer: The 3rd International Symposium on Process Chemistry ISPC 2015
  • Place of Presentation: (Kyoto International Conference center
  • Year and Date: 2015-07-13
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cinchona Alkaloid Picolinamide Catalysts: Asymmetric Reactions of Aziridines or Ketimines (2015)
  • Author(s): Noriyuki Shiomi, Shuichi Nakamura
  • Organizer: 内藤コンファレンス 有機分子触媒の化学
  • Place of Presentation: シャトレーゼ ガトーキングダム サッポロ（北海道）
  • Year and Date: 2015-07-06
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ヘテロアレーンスルホニル基を有するシンコナアルカロイドアミド触媒を用いた光学活性スルタムの合成法の開発 (2015)
  • Author(s): 戸田 朱香・佐野 正英・中村 修一
  • Organizer: Molecular Chirality 2015
  • Place of Presentation: 早稲田大学西早稲田キャンパス
  • Year and Date: 2015-06-12
• [Presentation] 配位性官能基導入による高機能性不斉有機分子触媒の創製研究 (2015)
  • Author(s): 中村修一
  • Organizer: 第8回有機触媒シンポジウム兼「有機分子触媒による未来型分子変換」第5回公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 沖縄県市町村自治会館・自治会館ホール
  • Year and Date: 2015-05-10
  • Invited
• [Presentation] N-ヘテロアレーンスルホニルシンコナアルカロイドアミド触媒を利用した環状ケチミンへの不斉脱炭酸型マンニッヒ反応の開発 (2015)
  • Author(s): 戸田 朱香・佐野 正英・中村 修一
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会(2015)
  • Place of Presentation: 日本大学
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] Enantioselective reaction using chiral organocatalysts having heteroaryl groups (2014)
  • Author(s): Shuichi Nakamura
  • Organizer: 8th Singapore International Chemistry Conference
  • Place of Presentation: シンガポール
  • Year and Date: 2014-12-14 – 2014-12-17
  • Invited
• [Presentation] ヘテロアレーンスルホニル基を有する有機触媒を用いた環状ケチミンに対する不斉脱炭酸型Mannich反応の開発 (2014)
  • Author(s): 戸田 朱香・佐野 正英・中村 修一
  • Organizer: 第45回 中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • Place of Presentation: 中部大学
  • Year and Date: 2014-11-29 – 2014-11-30
• [Presentation] 不斉有機触媒を用いたケチミンに対するチオールの不斉付加反応の開発 (2014)
  • Author(s): 高橋 駿・中村 修一
  • Organizer: 第41回有機典型元素化学討論会,11
  • Place of Presentation: 宇部市文化会館文化ホール
  • Year and Date: 2014-11-27 – 2014-11-28
• [Presentation] Organocatalytic Decarboxylative Reaction with Cyclic Ketimines Using N-Heteroarenesulfonyl Cinchona Alkaloid Amides (2014)
  • Author(s): Ayaka Toda, Masahide Sano, Shuichi Nakamura
  • Organizer: Advanced Molecular Transformations by Organocatalysts, 2nd International Conference & 7th Symposium on Organocatalysis,
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2014-11-21 – 2014-11-22
• [Presentation] Enantioselective Addition of Thiols to Ketimines Derived from Isatins Using N-Heteroarenesulfonylated Organocatalysts (2014)
  • Author(s): Shun Takahashi, Shuichi Nakamura
  • Organizer: Advanced Molecular Transformations by Organocatalysts, 2nd International Conference & 7th Symposium on Organocatalysis,
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2014-11-21 – 2014-11-22
• [Presentation] ヘテロアリール基を有する不斉触媒の開発とその応用 (2014)
  • Author(s): 中村修一
  • Organizer: 関西創農薬研究会
  • Place of Presentation: 石原産業株式会社
  • Year and Date: 2014-10-24
  • Invited
• [Presentation] 山地遼太・林真志・中村修一 (2014)
  • Author(s): キラル亜鉛(II)触媒を用いたケチミンに対する直截的不斉ビニロガスマンッヒ型反応の開発
  • Organizer: 第20回 錯体化学若手の会
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学
  • Year and Date: 2014-10-18
• [Presentation] キラル亜鉛(II)触媒を用いたケチミンに対する直截的不斉ビニロガスマンッヒ型反応の開発 (2014)
  • Author(s): 山地遼太・林真志・中村修一
  • Organizer: 日本化学会秋季事業第4回CSJ化学フェスタ
  • Place of Presentation: タワーホール船堀
  • Year and Date: 2014-10-14 – 2014-10-16
• [Presentation] シンコナアルカロイドアミド/銅(II)触媒を用いた高立体選択的イミダゾリン形成反応の開発 (2014)
  • Author(s): 岩永 優・林真志・塩見法行・中村修一
  • Organizer: 日本化学会秋季事業第4回CSJ化学フェスタ
  • Place of Presentation: タワーホール船堀
  • Year and Date: 2014-10-14 – 2014-10-16
• [Presentation] ヘテロアレーンスルホニル基を有する有機触媒を用いた環状ケチミンに対する不斉脱炭酸型Mannich 反応の開発 (2014)
  • Author(s): 戸田朱香・佐野正英・中村修一
  • Organizer: 日本化学会秋季事業第4回CSJ化学フェスタ
  • Place of Presentation: タワーホール船堀
  • Year and Date: 2014-10-14 – 2014-10-16
• [Presentation] Enantioselective reaction using chiral organocatalysts having heteroaryl groups (2014)
  • Author(s): Shuichi Nakamura
  • Organizer: BIT's 5th Annual Global Congress of Catalysis 2014
  • Place of Presentation: 青島
  • Year and Date: 2014-09-20 – 2014-09-24
  • Invited
• [Presentation] 四置換不斉炭素を有する光学活性N,Sアセタールの合成開発研究 (2014)
  • Author(s): 高橋駿・中村修一
  • Organizer: 日本プロセス化学会2014サマーシンポジウム
  • Place of Presentation: タワーホール船堀
  • Year and Date: 2014-07-31 – 2014-08-01
• [Presentation] シンコナアルカロイドアミド/亜鉛(Ⅱ)触媒を用いたケチミンに対する直截的不斉ビニロガスマンニッヒ型反応の開発 (2014)
  • Author(s): 山地遼太・林真志・中村修一
  • Organizer: 日本プロセス化学会2014サマーシンポジウム
  • Place of Presentation: タワーホール船堀
  • Year and Date: 2014-07-31 – 2014-08-01
• [Presentation] 光学活性β‐アミノスルホン酸の高エナンチオ選択的合成法の開発 (2014)
  • Author(s): 小原睦代・小鎗まどか・林 真志・兵藤憲吾・Nadaf Rashid Nabisaheb・中村修一
  • Organizer: 創薬懇話会2014 in 岐阜
  • Place of Presentation: ホテルパーク 岐阜
  • Year and Date: 2014-07-10 – 2014-07-11
• [Presentation] N-ヘテロアレーンスルホニル基を有する不斉有機触媒を用いた光学活性N,S-アセタールの合成開発研究 (2014)
  • Author(s): 高橋 駿・中村 修一
  • Organizer: 新学術領域 分子活性化-有機分子触媒合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2014-06-20 – 2014-06-21
• [Presentation] シンコナアルカロイドアミドを配位子とするケチミンを用いた光学活性イミダゾリン形成反応 (2014)
  • Author(s): 塩見 法行・林 真志・岩永 優・中村 修一
  • Organizer: 新学術領域 分子活性化-有機分子触媒合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2014-06-20 – 2014-06-21
• [Presentation] 光学活性イミダゾリン‐リン酸触媒を用いるアジリジンの触媒的不斉非対称化反応 (2014)
  • Author(s): 中村修一・小原睦代・小鎗まどか・林 真志・兵藤憲吾・Nadaf Rashid Nabisaheb
  • Organizer: 新学術領域 分子活性化-有機分子触媒合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2014-06-20 – 2014-06-21
• [Presentation] Cinchona Alkaloid amides/Copper(II) Ctalyzed Asymmetric Mannich-Type Reaction of α-Isocyanoacetates with Ketimines (2014)
  • Author(s): Noriyuki Shiomi, Masashi Hayashi, Masaru Iwanaga, Shuichi Nakamura
  • Organizer: IGER International Symposium on Chemical Science in Asia
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2014-05-26 – 2014-05-28
• [Remarks] 中村研究室研究概要
  • URL: http://www.ach.nitech.ac.jp/~organic/nakamura/
• [Remarks] 中村研究室HP
  • URL: http://www.ach.nitech.ac.jp/~organic/nakamura/index.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 光学活性なα，β－ジアミノニトリル類の製造方法 (2015)
  • Inventor(s): 中村修一・近藤 健・西 友暉
  • Industrial Property Rights Holder: 中村修一・近藤 健・西 友暉
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2015-040217
  • Filing Date: 2015-03-02
• [Patent(Industrial Property Rights)] 光学活性なα－チオ－β－アミノニトリル類の製造方法 (2015)
  • Inventor(s): 中村修一・近藤 健・小林奈津美
  • Industrial Property Rights Holder: 中村修一・近藤 健・小林奈津美
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Industrial Property Number: 2015-040258
  • Filing Date: 2015-03-02