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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Reaction Development Empowered by Peculiar B3NO2 Heterocycle

Publicly Offered Research

Project AreaPrecise Formation of a Catalyst Having a Specified Field for Use in Extremely Difficult Substrate Conversion Reactions
Project/Area Number 18H04276
Research InstitutionMicrobial Chemistry Research Foundation

Principal Investigator

熊谷 直哉  公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所, 主席研究員 (40431887)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2020-03-31
Keywordsヘテロ環 / 新規骨格 / 触媒反応 / 反応開発 / 協奏機能
Outline of Annual Research Achievements

DATB はその簡略化型分子よりも有意に高い触媒活性を示すことがわかっており,DATBが有する下部ヒドロキシアザボリンユニットが反応に関与することが示唆されていた。カルボン酸とDATBとの相互作用が分光学的手法で補足できないため,DFT計算による遷移状態探索を行った。アミンは下部ホウ素へ配位することが実験的に明示されており,配位安定化が計算でも再現された。一方,2つの上部ホウ素部位は中央窒素がカルボン酸からプロトン化を受けることで十分なLewis酸性を獲得し,カルボン酸の活性化を起こすことが示され,その遷移状態においてDATBはアザボリンユニットがカルボン酸と水素結合することで,簡略化型分子よりも有利に反応が進行することを見出した。また,アミンの付加段階においてもアザボリンユニットと主骨格のm-ターフェニルユニット間にπコンタクトがみられ,2種の非共有結合性相互作用による遷移状態安定化によりDATBが簡略化型分子を凌駕する高い触媒活性を発現していると考えられる。続いて安価に合成可能なDATB類縁体の導出を試みた。対称構造の一挙構築と簡便なホウ素導入を目論み,安価なピリミジン化合物を出発原料とする誘導体Pym-DATBを得るカラムフリーの3工程合成法を確立した。このPym-DATBは低コストで量産可能で,m-terphenyl型のDATB と同等の触媒活性並びに基質一般性を発現することを明らかにした。新合成法は周辺骨格への各種置換基導入も可能にし,置換基の立体電子効果に関する知見に加え,各種有機溶媒に易溶な類縁体の導出にも至り,固相合成への適用も期待される。抜粋した適用例に示すように,立体障害性置換基,極性・酸感受性官能基は幅広く許容される。

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。

  • Research Products

    (22 results)

All 2020 2019 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 7 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Z-Enolate Geometry in the Thioamide Aldol Reaction Illuminated by the 7-Azaindoline Auxiliary2020

    • Author(s)
      Roman Pluta, Zhao Li, Naoya Kumagai*, and Masakatsu Shibasaki*
    • Journal Title

      Org. Lett.

      Volume: 22 Pages: 791-794

    • DOI

      doi.org/10.1021/acs.orglett.9b04120

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] (2R,3S)‐3,4,4,4‐Tetrafluorovaline: A Fluorinated Bioisostere of Isoleucine2020

    • Author(s)
      Lennart Brewitz, Hidetoshi Noda, Naoya Kumagai*, Masakatsu Shibasaki*
    • Journal Title

      Eur. J. Org. Chem.

      Volume: 2020 Pages: 1745-1752

    • DOI

      doi.org/10.1002/ejoc.202000109

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Introduction of a 7-aza-6-MeO-indoline auxiliary in Lewis-acid/photoredox cooperative catalysis: highly enantioselective aminomethylation of α,β-unsaturated amides2020

    • Author(s)
      Santosh K. Pagire, Naoya Kumagai* and Masakatsu Shibasaki*
    • Journal Title

      Chem. Sci.

      Volume: 2020 Pages: 5168-5174

    • DOI

      doi.org/10.1039/D0SC01890B

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Thirst for Enantioselectivity in Catalytic Addition of Alkylnitriles2019

    • Author(s)
      Naoya Kumagai* and Masakatsu Shibasaki*
    • Journal Title

      Chem. Lett.

      Volume: 48 Pages: 1322-1327

    • DOI

      doi.org/10.1246/cl.190609

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Direct Catalytic Asymmetric Addition of Acetonitrile to Aldimines2019

    • Author(s)
      Akira Saito, Naoya Kumagai*, and Masakatsu Shibasaki*
    • Journal Title

      Org. Lett.

      Volume: 21 Pages: 8187-8190

    • DOI

      doi.org/10.1021/acs.orglett.9b02821

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] アセトニトリルを基質とするダイレクト型触媒的不斉付加反応2020

    • Author(s)
      齊藤 誠、熊谷 直哉、柴崎 正勝
    • Organizer
      日本薬学会第140年会
  • [Presentation] Featuring unique 7-azaindoline auxiliaries in the cooperative Lewis-acid and visible-light photocatalysis: enantioselective synthesis of γ-aminobutyramides2020

    • Author(s)
      PAGIRE Santosh Kisan、熊谷 直哉、柴崎 正勝
    • Organizer
      日本薬学会第140年会
  • [Presentation] Achiral Thioureas as Ancillary Ligands to Cu(I) Catalysts: Remarkable Enhancement of Stereocontrol in Direct Catalytic Asymmetric Addition of alpha-Fluoronitriles to Aldehydes2020

    • Author(s)
      パンドル バラジ、熊谷 直哉、柴崎 正勝
    • Organizer
      日本薬学会第140年会
  • [Presentation] 7-Azaindoline Thioamide: Unveiling the Geometry of Enolate in Direct Aldol Reaction2020

    • Author(s)
      ロマン プルタ、李 釗、熊谷 直哉、柴﨑 正勝
    • Organizer
      日本薬学会第140年会
  • [Presentation] Direct Catalytic Asymmteic Aldol Reaction of α-Alkoxyamides to α-Fluorineated Ketones.2019

    • Author(s)
      Roman Pluta, 熊谷直哉, 柴崎正勝
    • Organizer
      第17回次世代を担う有機化学シンポジウム
  • [Presentation] Chemistry Empowered by Unique Heterocycles.2019

    • Author(s)
      Naoya Kumagai
    • Organizer
      第29回光学活性シンポジウム
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Chemistry Empowered by Unique Heterocycles2019

    • Author(s)
      Naoya Kumagai
    • Organizer
      University College London
    • Invited
  • [Presentation] Systematic Examination of Catalytic Amide Bond Formation by the Readily Accessible B3NO2 Heterocycle-Containing Molecule Pym-DATB2019

    • Author(s)
      Christopher R. Opie, Hidetoshi Noda, Masakatsu Shibasaki, Naoya Kumagai
    • Organizer
      27th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Enantioselective Photocatalysis with Unique 7-Azaindoline Auxiliaries Opportunities and Challenges2019

    • Author(s)
      Santosh K. Pagire, Naoya Kumagai, Masakatsu Shibasaki
    • Organizer
      27th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 特殊ヘテロ環の化学2019

    • Author(s)
      熊谷直哉
    • Organizer
      静岡県立大学
    • Invited
  • [Presentation] Chemistry Empowered by Unique Heterocycles2019

    • Author(s)
      Naoya Kumagai
    • Organizer
      Otsu Conference
    • Invited
  • [Presentation] アセトニトリルのダイレクト型触媒的不斉付加反応2019

    • Author(s)
      齊藤誠,熊谷直哉,柴崎正勝
    • Organizer
      第45回反応と合成の進歩シンポジウム
  • [Presentation] Featuring New 7-Azaindolines Auxiliaries for the Enantioselective Photocatalytic Synthesis of GABA Derivatives2019

    • Author(s)
      Santosh K. Pagire,熊谷直哉,柴崎正勝
    • Organizer
      第45回反応と合成の進歩シンポジウム
  • [Presentation] 特殊ヘテロ環を駆使する触媒反応2019

    • Author(s)
      熊谷直哉
    • Organizer
      第14回プロセス化学ラウンジ 富士フィルム和光純薬湯河原研修所
    • Invited
  • [Presentation] Catalytic Function Dictated by the B3NO2 Ring System2019

    • Author(s)
      Naoya Kumagai
    • Organizer
      4th International Symposium on Precisely Designed Catalysts with Customized Scaffolding Kinsho Hall in Todaiji Culture Center
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 特殊ヘテロ環の化学2019

    • Author(s)
      熊谷直哉
    • Organizer
      高砂香料株式会社 平塚研究所
    • Invited
  • [Remarks] 微生物化学研究会HP

    • URL

      https://www.bikaken.or.jp/research/group/shibasaki/shibasaki-lab/index.html

URL: 

Published: 2021-01-27  

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