有機不斉触媒反応を活用した第四級不斉炭素中心含有生物活性天然物の合成

• Project Area: Advanced Molecular Transformations by Organocatalysts
• Project/Area Number: 26105743
• 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: Kochi University
• Principal Investigator: 小槻 日吉三 高知大学, 総合研究センター, 特任教授 (80093954)
• 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: 有機不斉触媒反応 / 第四級不斉炭素 / Michael付加反応 / Diels-Alder反応 / 不斉識別反応 / プロキラル化合物 / 生物活性天然物 / アルカロイド

Outline of Annual Research Achievements

第四級不斉炭素中心を有する生物活性天然物合成の一貫として研究を行い、以下の成果を得た。
①α―置換シクロアルカノン類を基質として、光学活性第一級アミンであるフェネチルアミンを有機不斉触媒に採用し、種々のMichaelアクセプターとの不斉反応により、シクロアルカノンのα位に第四級不斉炭素中心を有する付加物を高い化学収率／不斉収率で得た。本反応を利用して、(+)-aspidospermidineの形式的全合成を達成した。
②α―アリール置換ラクタム類を基質として、シンコナアルカロイド由来のキラル第四級アンモニウム塩を不斉触媒として、ラクタムのα位に第四級不斉炭素中心を有する目的付加物を高い化学収率／不斉収率で得た。本反応を利用して、(+)-mesembrineの短工程での不斉全合成を達成した。
③一級アミン／チオ尿素共役型の有機不斉触媒を活用し、シクロヘキサジエノン類の不斉識別的Michael付加反応を検討した。本反応は高圧条件下で円滑に進行し、目的付加物を高ジアテレオ／高エナンチオ選択的に与えることが分かった。これにより、シクロへキセノン環上に位置する二つの連続した不斉点を一挙に構築し、そのうちの一つを第四級不斉炭素中心にコントロールできることが分かった。
④チオ尿素系有機触媒存在下、3-アルキリデンオキシインドールとRawalジエンとの不斉Diels-Alder反応を検討し、目的のシクロヘキセノン骨格が３位でスピロ置換したオキシインドール誘導体を高ジアテレオ／高エナンチオ選択的に得た。
⑤その他、臭化トリチル／ベンズヒドリルとチオ尿素との組み合わせにより、系中で発生するトリチルカチオンのルイス酸触媒活性を利用して、効率的なカルボニル―エン環化反応を開発した。

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] A NEW STRATEGY FOR SYNTHESIS OF THE DINUCLEOTIDE pdCpA: A CONVENIENT METHOD FOR THE DEPROTECTION OF CYANOETHYL, TBDMS, AND BENZOYL GROUPS IN ONE STEP AT HIGH PRESSURE (2015)
  • Author(s): 2.Masanori Kataoka, Chiharu Fukui, Akiko Mimoto, Hideaki Kuge, Koichi Honke, and Hiyoshizo Kotsuki
  • Journal Title: HETEROCYCLES Volume: 91 Issue: 6 Pages: 1164-1169
  • DOI: 10.3987/com-15-13223
  • NAID: 40020504668
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enantioselective Synthesis of Quaternary Carbon Stereogenic Centers through the Primary Amine-catalyzed Michael Addition Reaction of α－Substituted Cyclic Ketones at High Pressure (2015)
  • Author(s): Horinouchi, R.; Kamei, K.; Watanabe, R.; Hieda, N.; Tatsumi, N.; Nakano, K.; Ichikawa, Y.; KOTSUKI, H.
  • Journal Title: European Journal of Organic Chemistry Volume: 2015 Issue: 20 Pages: 4457-4463
  • DOI: 10.1002/ejoc.201500411
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Biomimetic Approaches Employing the Ugi Five-Center Four-Component Reaction for Synthesis of the Right-Hand Portion of Halichonadin Q and the Central Part of Halichonadin M (2015)
  • Author(s): Mimura, R.; Kitamori, A.; Ikeda, A.; Matsuda, T.; Nakano, K.; KOTSUKI, H.; Ichikawa, Y.
  • Journal Title: Synthesis Volume: 47 Issue: 19 Pages: 3043-3048
  • DOI: 10.1055/s-0034-1380438
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Asymmetric Michael Addition Reaction of α－Aryl-substituted Lactams Catalyzed by Chiral Quaternary Ammonium Salts Derived from Cinchona Alkaloids: A New Short Synthesis of (+)-Mesembrine (2015)
  • Author(s): Nunokawa, S.; Minamisawa, M.; Nakano, K.; Ichikawa, Y.; KOTSUKI, H.
  • Journal Title: Synlett Volume: 26 Issue: 16 Pages: 2301-2305
  • DOI: 10.1055/s-0035-1560090
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 有機不斉触媒反応を活用した第四級不斉炭素中心含有生物活性天然物の合成 (2015)
  • Author(s): 小槻日吉三
  • Journal Title: 文部科学省科研費・新学術領域研究「有機分子触媒による未来型分子変換」，平成25年度研究成果報告書 Volume: 2015 Pages: 231-234
• [Journal Article] A New Improved Strategy for Synthesis of the Dinucleotide pdCpA: an Efficient Method for the Deprotection of Cyanoethyl, TBDPS, and Benzoyl Groups in One Step at High Pressure (2015)
  • Author(s): Kataoka, M.; Fukui, C.; Mimoto, A.; Kuge, H.; Honke, K.; KOTSUKI, H.
  • Journal Title: Heterocycles Volume: 91
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Protecting Group Free Synthesis of Urea-linked Glycoconjugates: Efficient Synthesis of β-Urea Glycosides in Aqueous Solution (2014)
  • Author(s): Ichikawa, Y.; Minami, T.; Kusaba, S.; Saeki, N.; Tonegawa, Y.; Tomita, Y.; Nakano, K.; KOTSUKI, H.
  • Journal Title: Organic Biomolecular Chemistry Volume: 12 Issue: 23 Pages: 3924-3931
  • DOI: 10.1039/c3ob42452a
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Asymmetric Organocatalytic Desymmetrization of 4,4-Disubstituted Cyclohexadienones at High Pressure: A New Powerful Strategy for the Synthesis of Highly Congested Chiral Cyclohexenones (2014)
  • Author(s): Miyamae, N.; Watanabe, N.; Moritaka, M.; Nakano, K.; Ichikawa, Y.; KOTSUKI, H.
  • Journal Title: Organic Biomolecular Chemistry Volume: 12 Issue: 31 Pages: 5847-5855
  • DOI: 10.1039/c4ob00733f
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 有機合成のブレークスルー (2014)
  • Author(s): 小槻日吉三
  • Journal Title: Journal of Synthetic Organic Chemistry, Japan Volume: 72 Issue: 5 Pages: 483-483
  • DOI: 10.5059/yukigoseikyokaishi.72.483
  • NAID: 130004548612
  • ISSN: 0037-9980, 1883-6526
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ハロゲン化トリチル／チオ尿素：トリチルカチオンによる触媒的分子内カルボニル―エン環化反応及び[2+2]環化付加反応 (2016)
  • Author(s): 堀之内僚, 野本裕也，西山伸雄, 小槻日吉三
  • Organizer: 日本化学会第96春季年会
  • Place of Presentation: 京都府京田辺市
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] 有機不斉触媒反応を活用した第四級不斉炭素中心含有生物活性天然物の合成 (2016)
  • Author(s): 小槻日吉三
  • 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: 大阪府大阪市
  • Year and Date: 2016-01-22
  • Invited
• [Presentation] Thiourea-Catalyzed Generation of Trityl Cation Species: Application to Carbonyl-Ene Cyclization Reaction (2015)
  • Author(s): N. Nishiyama, R. Horinouchi, H. Kotsuki
  • Organizer: 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2015)
  • Place of Presentation: Hawaii, Honolulu
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Efficient Enantioselective Synthesis of All-Carbon- Substituted Quaternary Carbon Stereogenic Centers through the Pripary Amine-Based Organocatalytic Michael Addition Reaction of α－Substituted Cyclic Ketones at High Pressure (2015)
  • Author(s): R. Horinouchi, K. Kamei, R. Watanabe, N. Hieda, N. Tatsumi, H. Kotsuki
  • Organizer: 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2015)
  • Place of Presentation: Hawaii, Honolulu
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Asymmetric Organocatalytic Michael Addition Reaction of α－Aryl-substituted Lactams by Phase Transfer Catalyst: A New Short Synthesis of (+)-Mesembrine (2015)
  • Author(s): S. Nunokawa, M. Minamisawa, H. Kotsuki
  • Organizer: 2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (PACIFICHEM 2015)
  • Place of Presentation: Hawaii, Honolulu
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 第四級キラルアンモニウム塩を触媒とするα－アリール置換ラクタム類の不斉Michael付加反応：(+)-Mesembrineの不斉全合成への適用 (2015)
  • Author(s): 布川しおり, 南澤将光, 小槻日吉三
  • Organizer: 第3回高知大学―高知工科大学ジョイントシンポジウム
  • Place of Presentation: 高知県高知市
  • Year and Date: 2015-11-28
• [Presentation] 第四級キラルアンモニウム塩を触媒とするα－アリール置換ラクタム類の不斉Michael付加反応：(+)-Mesembrineの不斉全合成への適用 (2015)
  • Author(s): 布川しおり, 南澤将光, 小槻日吉三
  • Organizer: 第45回複素環化学討論会
  • Place of Presentation: 東京都早稲田
  • Year and Date: 2015-11-19
• [Presentation] チオ尿素系有機触媒を活用したトリチルカチオン種の発生：カルボニル―エン環化反応への適用 (2015)
  • Author(s): 堀之内僚, 野本裕也, 西山伸雄, 小槻日吉三
  • Organizer: 第45回複素環化学討論会
  • Place of Presentation: 東京都早稲田
  • Year and Date: 2015-11-19
• [Presentation] 大学で研究するということ―感動との出逢いを求めて (2015)
  • Author(s): 小槻日吉三
  • Organizer: 高大連携化学系フォーラム2015
  • Place of Presentation: 高知県高知市
  • Year and Date: 2015-11-08
  • Invited
• [Presentation] チオ尿素系有機触媒を活用したトリチルカチオン種の発生：カルボニル―エン環化反応への適用 (2015)
  • Author(s): 1)堀之内僚, 野本裕也，西山伸雄，小槻日吉三
  • Organizer: 第31回若手化学者のための化学道場
  • Place of Presentation: 兵庫県淡路
  • Year and Date: 2015-08-27
• [Presentation] 有機不斉触媒を活用したα－アリール置換ラクタム類の不斉Michael付加反応：(+)-Mesembrineの不斉全合成への応用 (2015)
  • Author(s): 南澤将光, 布川しおり, 小槻日吉三
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学理工学部・船橋キャンパス（千葉県船橋市）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] チオ尿素系有機触媒を活用したトリチルカチオン種の発生：カルボニル―エン環化反応への適用 (2015)
  • Author(s): 西山伸雄, 小槻日吉三
  • Organizer: 日本化学会第95春季年会
  • Place of Presentation: 日本大学理工学部・船橋キャンパス（千葉県船橋市）
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] 大学での研究：新たな発見＝感動との出逢い (2015)
  • Author(s): 小槻日吉三
  • Organizer: 模擬講義
  • Place of Presentation: 土佐女子高校（高知県高知市）
  • Year and Date: 2015-03-13
  • Invited
• [Presentation] Efficient Enantioselective Synthesis of All-carbon-substituted Quaternary Carbon Stereogenic Centers through the Primary Amine-based Organocatalytic Michael Addition Reaction of α－Substituted Cyclic Ketones at High Pressure (2014)
  • Author(s): Horinouchi, R.; Kamei, K.; Watanabe, R.; Hieda, N.; Tatsumi, N.; KOTSUKI, H.
  • Organizer: 2nd International Conference & 7th Symposium on Organocatalysis
  • Place of Presentation: 東京大学・伊藤国際学術研究センター（東京都文京区）
  • Year and Date: 2014-11-21 – 2014-11-22
• [Presentation] An Organocatalytic Asymmetric Diels-Alder Strategy for the Enantioselective Synthesis of Spirocyclic Oxindole- Cyclohexenones (2014)
  • Author(s): Matsugi, A.; Watanabe, N.; KOTSUKI, H
  • Organizer: 2nd International Conference & 7th Symposium on Organocatalysis
  • Place of Presentation: 東京大学・伊藤国際学術研究センター（東京都文京区）
  • Year and Date: 2014-11-21 – 2014-11-22
• [Presentation] 有機不斉触媒活用不斉Diels-Alder反応：スピロ置換型オキシインドール―シクロヘキセノン類の合成 (2014)
  • Author(s): 松木 葵, 渡部忠尚, 小槻日吉三
  • Organizer: 第44回複素環化学討論会
  • Place of Presentation: 札幌市民ホール（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2014-09-10 – 2014-09-12
• [Presentation] 有機不斉触媒活用マイケル付加反応による第四級不斉炭素中心の構築 (2014)
  • Author(s): 比枝伸成, 亀井康平, 渡邊 力, 堀之内僚, 巽 直希, 小槻日吉三
  • Organizer: 第44回複素環化学討論会
  • Place of Presentation: 札幌市民ホール（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2014-09-10 – 2014-09-12
• [Presentation] 有機不斉触媒反応を基軸としたMesembrineの不斉全合成の研究 (2014)
  • Author(s): 南澤将光, 布川しおり, 小槻日吉三
  • Organizer: 第49回天然物化学談話会
  • Place of Presentation: せとうち児島ホテル（岡山県倉敷市）
  • Year and Date: 2014-07-02 – 2014-07-04
• [Presentation] 有機触媒活用不斉マイケル付加反応による第四級不斉炭素中心の構築：天然物合成への応用 (2014)
  • Author(s): 比枝伸成, 亀井康平, 渡邊 力, 堀之内僚, 巽 直希, 小槻日吉三
  • Organizer: 第49回天然物化学談話会
  • Place of Presentation: せとうち児島ホテル（岡山県倉敷市）
  • Year and Date: 2014-07-02 – 2014-07-04
• [Book] 化学研究最前線―土佐で夢追う研究者たち: キラリと光るキラルなものの作り方―不斉合成化学の魅力 (2015)
  • Author(s): 小槻日吉三
  • Total Pages: 10
  • Publisher: 飛鳥出版室
• [Book] 最新 マイクロ波エネルギーと応用技術（吉川・佐野・竹内・福島・堀越・和田編）第５章 2.3, 天然物合成への応用 (2014)
  • Author(s): 小槻日吉三
  • Total Pages: 3
  • Publisher: 産業技術サービスセンター
• [Remarks] 高知大学理学部天然物化学研究室
  • URL: http://www.c.kochi-u.ac.jp/~kotsuki/