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Development of visible-light-induced cyclization reactions inside a molecular flask

Research Project

Project/Area Number 22KF0104
Project/Area Number (Other) 22F22338 (2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022)
Section外国
Review Section Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

藤田 誠  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 卓越教授 (90209065)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) GENOV GEORGI  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2023-03-08 – 2025-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2024: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
KeywordsSelf-assembly / Photocyclization / Enamine Terpenoid / Host-guest Photoredox / Enamine / Terpenoid / Host-guest / Photoredox
Outline of Research at the Start

無機触媒、有機触媒、遷移金属触媒などを用いた人工触媒系の研究は数十年にわたり発展を遂げてきたが、特に並外れた選択性におい酵素は依然として図抜けている。本研究では、電子豊富な基質と電子不足な中空分子の分子包接系を用いることで、可視光における電子移動を介した触媒的環化反応を狙う。可視光誘起電子移動を介した環化反応により天然物様環状骨格を一挙に構築する。人工中空分子を用いて酵素反応に匹敵する特異な選択性・効率・触媒回転数の反応を実現する。

Outline of Annual Research Achievements

中空錯体内における可視光誘起環化反応の前駆体とすべく、直鎖のエナミン基質を合成し、またE/Z選択的な合成方法について検討した。市販の直鎖テルペノイド化合物(アルコールもしくはアルデヒド)からエナミンを導く条件を確立した。更にこれらのエナミンが中空錯体に水溶液中で効果的に包接され、電荷移動吸収に由来する可視光吸収を示すことを明らかにした。この包接錯体は光照射により反応が進行し、いくつかの生成物を与えた。また、中空錯体に包接された状態における特異な配座を環化反応に結びつけるべく、熱的な環化反応を進行しうる基質を合成し、選択的な環化反応を進行させた。包接状態ではオリゴインが孤立空孔内で折りたたまった配座を取ることを単結晶X線構造解析により明らかにした。この包接錯体に対し熱を加えると、選択的な分子内Diels-Alder反応が進行し、環化生成物を与えた。更に、非対称なオリゴインを用いた場合、中空錯体内でのみサイト選択的に反応が進行することを見出した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初予定していた反応の進行を確認した他、熱的な反応についても今回の手法が適用できることを見出した。この新しく発見された反応は化学反応の基礎的知見としても芳香族化合物の合成手法としても興味深く、当初の予定以上の成果が見出されたと言える。

Strategy for Future Research Activity

より汎用的な反応や、重要だとされている合成ターゲットの短段階合成を目標とすべく、基質と条件の最適化を行う。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2023

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Tetradehydro-Diels-Alder Reactions of Flexible Arylalkynes via Folding Inside a Molecular Cage2023

    • Author(s)
      Genov Georgi R.、Takezawa Hiroki、Hayakawa Harumi、Fujita Makoto
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 145 Issue: 31 Pages: 17013-17017

    • DOI

      10.1021/jacs.3c06301

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Interconversion of Highly Entangled Polyhedra into Concave Polyhedra by Nitrate‐Induced Ternary Coordination2023

    • Author(s)
      Domoto Yuya、Abe Masahiro、Genov Georgi R.、Yu Zhengsu、Fujita Makoto
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 62 Issue: 33

    • DOI

      10.1002/anie.202303714

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Thermal Cyclization of Linear Arylalkynes Facilitated by Folding inside a Molecular Cage2023

    • Author(s)
      Georgi R. Genov, Hiroki Takezawa, Harumi Hayakawa, Makoto Fujita
    • Organizer
      日本化学会第103春季年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report 2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Tetradehydro-Diels-Alder Reactions of Flexible Arylalkynes Facilitated by Folding Inside a Molecular Cage2023

    • Author(s)
      Georgi R. Genov, Hiroki Takezawa, Harumi Hayakawa, Makoto Fujita
    • Organizer
      The International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Tetradehydro-Diels-Alder Reactions of Flexible Arylalkynes via Folding inside a Molecular Cage2023

    • Author(s)
      Georgi R. Genov, Hiroki Takezawa, Harumi Hayakawa, Makoto Fujita
    • Organizer
      錯体化学会 第73回討論会
    • Related Report
      2023 Research-status Report

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Published: 2022-09-29   Modified: 2024-12-25  

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