Development of chemoselective domino-type reactions by boron-photoredox hybrid catalysis
Publicly Offered Research
| Project Area | Hybrid Catalysis for Enabling Molecular Synthesis on Demand |
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| Project/Area Number |
20H04797
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
清水 洋平 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (60609816)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | カルボン酸 / ラジカル / 光 / 一電子移動 / ホウ素 / ホウ素触媒 / タンデム / ハイブリッド / ドミノ型反応 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、機能性分子に頻出するカルボン酸を目印とし、一挙に複数の結合形成を行うドミノ型反応の開発を目的とする。具体的には、ホウ素触媒をカルボン酸活性化の触媒として用いると同時に、光触媒を酸化還元触媒として用いたハイブリッド触媒系を構築し、上記課題に取り組む。カルボン酸を選択的に活性化できるホウ素触媒と可視光の利用という穏和な条件によって医薬品や天然物等の機能性分子の合成を高効率に行える反応開発を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに最適化を終えていた可視光駆動によるホウ素触媒カルボン酸α位アリル化反応について、取りまとめを行った。カルボン酸の基質適用範囲を詳細に検討したところ、4級炭素構築型の反応と、3級炭素構築型の反応で最適配位子が異なった。置換基の電子的な要因は収率に大きな影響を与えなかったが、カルボン酸α位にアリール基が置換した基質のみで反応が進行することが明らかとなった。さらに、分子内の適切な位置に二重結合を有するカルボン酸を用いると、5-exo環化が進行したのちにアリル基が導入された生成物が得られた。これは、カルボン酸α位にラジカルが生成したことを支持する結果であると同時に、ドミノ型反応への展開が可能であることを示すものである。続いて、最適反応条件にケテンシリルアセタールを共存させる競合実験を実施したところ、ケテンシリルアセタール由来のアリル化体も得られ、フリーなアリルラジカルが反応に関与していることが強く示唆された。さらに、対照実験や蛍光測定などの結果から、可視光励起を受けて1電子還元を起こす活性種は、カルボン酸から生じるホウ素エノラートであることが示唆された。
可視光駆動型カルボン酸α位アミノ化反応の開発も行った。ヒドロキシアミン誘導体をアミノ化剤とすることで反応が進行するが、カルボン酸基質の構造的な違いによって、ホウ素触媒を用いるのみで良好にα位アミノ化が進行する基質と、光触媒とのハイブリッド触媒系が必要な基質が存在することが分かった。後者について検討を進め、中程度の収率で生成物が得られる反応条件を見出した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(24 results)
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[Presentation] Boron-Catalyzed Chemoselective Enolization of Carboxylic Acids and Its Applications: Mannich-Type Reaction, Allylation and Aldol Reaction2021
Author(s)
Taiki Fujita, Chen Hongyu, Mina Yamane, Yuya Morita, Hideoki Nagai, Tomohiro Yamamoto, W. M. C. Sameera, Shigeru Yamaguchi, Yohei Shimizu, Harunobu Mitsunuma, Motomu Kanai
Organizer
13th AFMC International Medicinal Chemistry Symposium (AIMECS2021)
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Int'l Joint Research
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