元素化学・分光学・理論計算で切り拓くアート錯体の化学の新展開

• Project/Area Number: 14F04908
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 外国
• Research Field: Chemical pharmacy
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 内山 真伸 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (00271916)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): WANG CHAO 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 外国人特別研究員 ; WANG Chao 東京大学, 薬学研究科(研究院), 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2015: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2014: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: 有機合成化学 / 有機金属化学 / 元素化学 / 理論化学 / クロスカップリング反応 / 遷移金属 / スズリチウム / 超価元素化合物

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では、合成方法の開発、機能性分子／試薬の創製、または分子構造／反応機構の解析を目指し、今年度は幾つかの成果を達成したので、以下に報告する。

1.　C-N 結合切断型 Stille カップリング反応の開発と反応機構の解析。Stille カップリングは、温和な条件下で反応が円滑に進行するため、天然物や機能性分子などの合成に幅広く応用されてきた。求電子剤としては、主にヨウ化物や臭化物を代表とするハロゲン化物が用いられてきた。今回我々は、ハロゲン化物の代わりに、天然に広く存在するアミン・アニリン類誘導体・アンモニウム塩を求電子剤として用いる C-N 結合切断型 Stille カップリング反応を開発した。本反応は、市販のニッケル触媒存在下高収率で進行し、種々の官能基を有する幅広い基質にも適用可能であった。また、DFT 計算、検証実験、および X 線結晶解析などの方法を併用し、可能な反応経路も解明した。本研究成果の一部は Nature Common. 誌に掲載され、SYNFORM 誌や Nature Japan などの学術誌／メディアに紹介された。

2.　C-O/C-N 結合切断型村橋カップリング反応の開発。C-O/C-N 結合は高い安定性があり、これらの結合の切断を指向した反応の開発は限られている。今回我々は、有機リチウム化合物を用いる C-O/C-N 結合切断型クロスカップリング方法を開発した。本反応は、アリール／アルケニル／アルキルリチウム試薬を用いて、市販のニッケルやパラジウム触媒存在下、トルエン溶液中において、温和な条件下進行し、種々なアリールエーテル（C-O）やアンモニウム塩（C-N）などの基質に適用でき、高収率で目的物を与えた。本研究成果の一部は Chem. Eur. J. 誌に掲載され、HOT paper に選ばられ、表紙に採用された。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Discovery and Mechanistic Characterization of Selective Inhibitors of H2S-producing Enzyme: 3-Mercaptopyruvate Sulfurtransferase (3MST) Targeting Active-site Cysteine Persulfide (2017)
  • Author(s): K. Hanaoka, K. Sasakura, Y. Suwanai, S. Toma-Fukai, K. Shimamoto, Y. Takano, N. Shibuya, T. Terai, T. Komatsu, T. Ueno, Y. Ogasawara, Y. Tsuchiya, Y. Watanabe, H. Kimura, C. Wang, M. Uchiyama, H. Kojima, T. Okabe, Y. Urano, T. Shimizu, T. Nagano
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 7 Issue: 1 Pages: 40227-40227
  • DOI: 10.1038/srep40227
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Stille Coupling via C-N Bond Cleavage (2016)
  • Author(s): Dong-Yu Wang, Masatoshi Kawahata, Ze-Kun Yang, Kazunori Miyamoto, Shinsuke Komagawa, Kentaro Yamaguchi, Chao Wang and Masanobu Uchiyama
  • Journal Title: Nature. Commun. Volume: 7 Issue: 1 Pages: 12937-12945
  • DOI: 10.1038/ncomms12937
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Cross-Coupling of Organolithium with Ethers or Aryl Ammonium Salts by C-O or C-N Bond Cleavage (2016)
  • Author(s): Ze-Kun Yang, Dong-Yu Wang, Hiroyuki Ogawa, Hiroki Minami, Takashi Ozaki, Tatsuo Saito, Kazunori Miyamoto, Chao Wang and Masanobu Uchiyama
  • Journal Title: Chem. Eur. J. Volume: 22 Issue: 44 Pages: 15693-15699
  • DOI: 10.1002/chem.201603436
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Direct Hydroxylation and Amination of Arenes via Deprotonative Cupration (2016)
  • Author(s): Noriyuki Tezuka, Kohei Shimojo, Keiichi Hirano, Shinsuke Komagawa, Kengo Yoshida, Chao Wang, Kazunori Miyamoto, Tatsuo Saito, Ryo Takita, and Masanobu Uchiyama
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 138 Issue: 29 Pages: 9166-9171
  • DOI: 10.1021/jacs.6b03855
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Stannyl-Lithium: A Facile and Efficient Synthesis Facilitating Further Applications. (2015)
  • Author(s): Dong-Yu Wang, Chao Wang,* Masanobu Uchiyama*
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 137 Issue: 33 Pages: 10488-10491
  • DOI: 10.1021/jacs.5b06587
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] How and Why Does Ni(0) Promote Smooth Etheric C-O Bond Cleavage and C-C Bond Formation? A Theoretical Study. (2015)
  • Author(s): Hiroyuki Ogawa Hiroki Minami, Takashi Ozaki, Shinsuke Komagawa, Chao Wang,* Masanobu Uchiyama*
  • Journal Title: Chem. Eur. J. Volume: 20 Issue: 40 Pages: 13904-13908
  • DOI: 10.1002/chem.201502114
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Cation-stitching cascade: exquisite control of terpene cyclization in cyclooctatin biosynthesis (2015)
  • Author(s): Sato, H., Teramoto, K., Masumoto, Y., Tezuka, N., Sakai, K., Ueda, S., Totsuka, Y., Shinada, T., Nishiyama, M., Wang, C., Kuzuyama, T., Uchiyama, M.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 5 Issue: 1 Pages: 18471-18471
  • DOI: 10.1038/srep18471
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Silane-Functionalized N-Heterocyclic Carbene-Cobalt Complexes Containing a Five-Coordinate Silicon with a Covalent Co-Si Bond (2015)
  • Author(s): Jian Sun, Chong Ou, Chao Wang,* Masanobu Uchiyama, Liang Deng*
  • Journal Title: Oganometallics Volume: 34 Issue: 8 Pages: 1546-1551
  • DOI: 10.1021/acs.organomet.5b00114
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Organoaluminum-Mediated Direct Cross-Coupling Reaction (2015)
  • Author(s): Hiroki Minami, Tatsuo Saito, Chao Wang,* Masanobu Uchiyama*
  • Journal Title: Angew. Chem. Int. Ed. Volume: 54 Issue: 15 Pages: 4665-4668
  • DOI: 10.1002/anie.201412249
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 有機スズ化学の新展開：スタニルリチウムの新たな調製法の開拓と C-N 結合切断型 Stille カップリング反応の開発 (2016)
  • Author(s): 王 超、内山 真伸
  • Organizer: 第42回反応と合成の進歩シンポジウム
  • Place of Presentation: 静岡市清水文化会館
  • Year and Date: 2016-11-07
• [Presentation] ユビキタス金属の特性を活かした新たなクロスカップリング反応の開発 (2016)
  • Author(s): 王 超、内山 真伸
  • Organizer: International Symposium on C-O Activation
  • Place of Presentation: 姫路商工会議所、兵庫
  • Year and Date: 2016-10-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ユビキタス金属の特性を活かした新たなクロスカップリング反応の開発 (2016)
  • Author(s): 王 超、内山 真伸
  • Organizer: 日本薬学会 第 136 年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-03-28
• [Presentation] 遷移金属触媒を添加しない根岸クロスカップリング反応の研究開発 (2015)
  • Author(s): 王 超 、内山 真伸
  • Organizer: 第108回有機合成シンポジウム
  • Place of Presentation: 早稲田大学18号館（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2015-11-06
• [Presentation] 四級アンモニウム塩を求電子剤とするStilleカップリングの開発 (2015)
  • Author(s): 王 超、王 東宇、内山 真伸
  • 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／薬学部
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-29
• [Presentation] 遷移金属触媒を添加しない根岸クロスカップリング反応の研究開発 (2014)
  • Author(s): 南 宏樹、王 超、内山 真伸
  • Organizer: 第61回有機金属化学討論会
  • Place of Presentation: 九州大学医学部 百年講堂
  • Year and Date: 2014-09-23 – 2014-09-25
• [Presentation] 高効率・迅速かつ簡便なスタニルリチウムの新合成法と応用 (2014)
  • Author(s): 王 東宇、王 超、内山 真伸
  • Organizer: 第61回有機金属化学討論会
  • Place of Presentation: 九州大学医学部 百年講堂
  • Year and Date: 2014-09-23 – 2014-09-25
• [Book] New Formulas for Zincate Chemistry: Synergistic Effect and Synthetic Applications of Hetero-bimetal Ate Complexes (Top. Organometal. Chem., 2014, Vol. 47) (2014)
  • Author(s): Masanobu Uchiyama、Chao Wang
  • Publisher: Springer