• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2019 Fiscal Year Research-status Report

環状有機カチオンへの求核付加における立体化学逆転現象の機構解明と不斉合成への応用

Research Project

Project/Area Number 19K05478
Research InstitutionOkayama University

Principal Investigator

菅 誠治  岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (50291430)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Keywordsカチオンプール法 / イミニウムイオン / 立体化学 / 求核剤
Outline of Annual Research Achievements

ヘテロ原子を有する環状化合物の立体選択的な合成法の進化と発展は生命科学や医薬品開発において非常に重要である。なかでも、ヘテロ原子のα位炭素カチオンを鍵中間体とする反応は最も汎用される分子変換法である。申請者らはこれまでに、自らが開発した「インダイレクトカチオンプール法」を用いて、ピペリジン由来のN-アシルイミニウムイオンの立体配座をNMRではじめて直接観測することに成功するとともに、求核剤の違いにより真逆な立体化学をもつ化合物が高選択的に生成する非常に不思議な現象を見出した。本研究では、「インダイレクトカチオンプール法」の特長を生かした取り組みを通じて、この現象の機構解明に取り組んでいる。これまでに、①イオン反応において重要な因子である対イオン(この場合には対アニオン)を変えて、反応の選択性を調査し、立体化学の逆転現象が対アニオンに大きく依存した現象であることがわかった。また、この結果およびこれまでNMR測定によってわかっているN-アシルイミニウムイオン自体の立体配座をもとに、計算化学による遷移状態モデルを得た。さらに、③この逆転現象がアリル化以外の反応でもおこり得るかを調査し、メチル化やフェニル化においてもが逆転がおこることがわかった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

上記の不思議な立体化学の逆転現象については、これまでの基盤研究においても機構解明に取り組んではきたが、最終的な結論には至っていなかった。本年度は、イオン反応において重要な因子である対イオン(この場合には対アニオン)を変えて、反応の選択性を調査した。通常、化学的な方法で発生させたN-アシルイミニウムイオンの対アニオンは反応剤の性質に依存するため、多様な対アニオンを用いた反応化学の研究は困難である。これに対して、電解反応を用いる手法では、通常、カチオン種の対アニオンは支持電解質の対アニオンから供給されるため、多様な対アニオンを使った反応探索を容易に行うことができる。詳細な検討の結果、立体化学の逆転現象が対アニオンに大きく依存した現象であることが明確になり、また、これまでのNMRによる構造解析でわかっていたN-アシルイミニウムイオン自体の構造データもとに、計算化学による遷移状態モデルも得た。さらに、クプラートを用いたメチル化やフェニル化においてもが逆転がおこることがわかった。

Strategy for Future Research Activity

立体化学の逆転現象については、これまでの研究をもとに、より詳細な実験データ、計算データを積み上げるとともに、さらに異なる有機金属反応剤を用いて、現在考えている反応機構が正しいかどうかを検証し、同時に、より汎用な合成的プロトコールの創出をめざす。
今回取り上げる環状アルカロイドのような生物活性化合物の合成では、単一の立体化学をもつ純粋な化合物をいかにシンプルかつ簡便に合成するかは、極めて非常に重要な課題である。現在、本研究では1つのアキラル化合物を出発として4種類の光学的に純粋な化合物の不斉合成にも取り組んでいる。4つの立体異性体を一挙に純品で得る方法を提示したい。現在、エナンチオ選的脱プロトン化によるSPh基の導入を基軸とする「インダイレクトカチオンプール法」前駆体合成、および本研究の主題である立体化学の逆転現象を組み合わせて、4つの立体異性体を一挙に純品で得る手法の開発を推進している。

Causes of Carryover

成果発表の機会として、R2年度に国際学会での発表(海外出張)を計画したため。しかしながら、現状では新型コロナウイルスの影響で開催自体が不透明なため、もし、開催が延期になった場合には、R3年度への繰り越し、あるいは、不足している消耗品の購入にあてる。

  • Research Products

    (20 results)

All 2020 2019

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Electrochemical Synthesis of Thienoacene Derivatives: Transition Metal-Free Dehydrogenative C-S Coupling Promoted by a Halogen Mediator2020

    • Author(s)
      Koichi Mitsudo, Ren Matsuo, Toki Yonezawa, Haruka Inoue, Hiroki Mandai, and Seiji Suga
    • Journal Title

      Angew. Chem. Int. Ed.

      Volume: 59 Pages: 7803-7807

    • DOI

      10.1002/anie.202001149

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The Fungal Metabolite (+)-Terrein Abrogates Osteoclast Differentiation via Suppression of the RANKL Signaling Pathway through NFATc12020

    • Author(s)
      S. Nakagawa, K. Omori, M. Nakayama, H. Mandai, S. Yamamoto, H. Kobayashi, H. Sako, K. Sakaida, H. Yoshimura, S. Ishii, S. Ibaragi, K. Hirai, K. Yamashiro, T. Yamamoto, S. Suga
    • Journal Title

      Int. Immunopharmacol

      Volume: 83 Pages: 106429

    • DOI

      10.1016/j.intimp.2020.106429

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enantioselective Acyl Migration Reactions of Furanyl Carbonates with Chiral DMAP Derivatives.2019

    • Author(s)
      K. Fujii, K. Mitsudo, H. Mandai, T. Korenaga, S. Suga
    • Journal Title

      Chem. Eur. J.

      Volume: 25 Pages: 2208-2212

    • DOI

      10.1002/chem.201806050

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Iodide-Mediated or Iodide-Catalyzed Demethylation and Friedel-Crafts C-H Borylative Cyclization Leading to Thiophene-Fused 1,2-Oxaborine Derivatives.2019

    • Author(s)
      K. Shigemori, M. Watanabe, J. Kong, K. Mitsudo, A. Wakamiya, H. Mandai, S. Suga
    • Journal Title

      Org. Lett.

      Volume: 21 Pages: 2171-2175

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.9b00485

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 1,10-Phenanthroline or Electron Promoted Cyanation of Aryl Iodides2019

    • Author(s)
      K. Mitsudo, K. Yoshioka, T. Hirata, H. Mandai, K. Midorikawa, S. Suga
    • Journal Title

      Synlett

      Volume: 30 Pages: 1209-1214

    • DOI

      10.1055/s-0037-1611793

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] フロー電解リアクターを用いたアルデヒドのシアノメチル化反応2020

    • Author(s)
      國本俊平・田中宏樹・林田 賢佑・光藤 耕一・菅 誠治
    • Organizer
      電気化学会第87回大会
  • [Presentation] マイクロフロー電解セルを用いた触媒的反応の開発2020

    • Author(s)
      菅 誠治
    • Organizer
      日本化学会 第100春季年会
    • Invited
  • [Presentation] 分子内 C-H官能基化を経るフルオレノールの合成2020

    • Author(s)
      栗本悠司・光藤耕一・菅 誠治
    • Organizer
      日本化学会 第100春季年会
  • [Presentation] 電気化学的な連続縮環反応によるチエノチオフェンの合成2020

    • Author(s)
      片浦 望・光藤耕一・菅 誠治
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
  • [Presentation] PEM型リアクターを用いたエノンの選択的還元2020

    • Author(s)
      井上陽香・光藤耕一・菅 誠治
    • Organizer
      日本化学会第100春季年会
  • [Presentation] フルベン誘導体の効率的合成および、その電気化学的特性2019

    • Author(s)
      栗本悠司・光藤耕一・菅 誠治
    • Organizer
      第43回有機電子移動化学討論会
  • [Presentation] ハロゲンメディエータを用いた連続的な縮環反応によるチエノチオフェンの合成2019

    • Author(s)
      片浦 望・米澤時希・光藤耕一・菅 誠治
    • Organizer
      第43回有機電子移動化学討論会
  • [Presentation] ハロゲンメディエータを用いた電気化学的脱水素型環化反応によるチエノアセンの合成2019

    • Author(s)
      米澤時希・松尾 恋・井上陽香・光藤耕一・菅 誠治
    • Organizer
      第43回有機電子移動化学討論会
  • [Presentation] Efficient Synthesis of Benzodithienofuran and Benzodithienothiophene Derivatives via Pd-Catalyzed Dehydrogenative Cyclizations2019

    • Author(s)
      Koichi Mitsudo, Yuji Kurimoto, and Seiji Suga
    • Organizer
      20th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis (OMCOS20)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synthesis and Properties of Ethene-Bridged Terthiophene Multi-Oxides2019

    • Author(s)
      Masataoshi Takabatake, Koichi Mitsudo, and Seiji Suga
    • Organizer
      27th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress (ISHC-27)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Acylative Desymmetrization of meso-1,3-Diols by Chiral DMAP Derivatives2019

    • Author(s)
      Tsubasa Hironaka, Hiroki Mandai, and Seiji Suga
    • Organizer
      27th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress (ISHC-27)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ヨウ化物イオン触媒による脱メチル化と続くC-Hホウ素化によるチオフェン縮環1,2-オキサボリンの合成2019

    • Author(s)
      光藤耕一・重森圭介・菅 誠治
    • Organizer
      第66回有機金属化学討論会
  • [Presentation] チエノ-1,2-オキサボリンの合成と物性2019

    • Author(s)
      光藤耕一・重森圭介・菅 誠治
    • Organizer
      第30回基礎有機化学討論会
  • [Presentation] 「活性」にこだわった有機反応の開発2019

    • Author(s)
      菅 誠治
    • Organizer
      フロンティア化学教育研究センター講演会
    • Invited
  • [Presentation] ハロゲンメディエーターを用いる有機電解合成2019

    • Author(s)
      菅 誠治
    • Organizer
      ハロゲン利用ミニシンポジウム
    • Invited

URL: 

Published: 2021-01-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi