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Optimization of flow synthesis and application to diversed synthesis

Publicly Offered Research

Project AreaDigitalization-driven Transformative Organic Synthesis (Digi-TOS)
Project/Area Number 22H05336
Research Category

Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Transformative Research Areas, Section (II)
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

土井 隆行  東北大学, 薬学研究科, 教授 (90212076)

Project Period (FY) 2022-06-16 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Keywordsフロー合成 / デジタル有機合成 / エノラート / 不斉合成
Outline of Research at the Start

多様なペプチドと多様なヒドロキシカルボン酸の網羅的な組み合わせによる中分子環状デプシペプチドライブラリーの構築を目指し、光学活性なヒドロキシカルボン酸を立体異性体も含め、網羅的に、かつ簡便に合成できるフロー合成法を確立する。フロー反応の条件について機械学習を活用し効率よく最適化し、誰もがフロー装置をセットするだけで望むヒドロキシカルボン酸を合成できる自動合成化を目指す。得られた結果はデジタルデータとして収録し、まとまった成果が得られたところで公開する。

Outline of Annual Research Achievements

ヒドロキシカルボン酸部位に多様性を持たせるため、立体配置、炭素骨格、置換基の異なるリンカーを自在に合成できる合成法の開発を目指し研究を進めている。1)鍵反応として不斉アルドール反応のフロー合成を検討した。Seebachのキラル補助基を有する酢酸アミド誘導体からエノラートを転化率よく生成し、直ちにエナールおよびイナールと反応させて望むアルドール付加体を立体選択的に得る試みを行った。ミキサーの種類、流速、反応温度についてベイズ最適化を利用して、立体選択性・転化率が高くなる反応条件を探索した。その結果、立体選択性・転化率の積を目的関数として条件を変えるよりも、それぞれの値を目的関数として最適化を行う方が少ない実験数で効率よく最適な条件を見つけることができた。さらに最適な流速におけるレジデンス時間を検討して、不斉アルドール反応のフロー合成の最適条件を見出した。2)独自に見出した光反応を用いた脱炭酸ー酸化反応によるアミノビニルシステイン構築法について、フロー法を用いて検討した。その結果、バッチ法に比べてより短時間で反応が進行することを見出した。この際、フローセルを用いる場合と光を透過する反応チューブを用いる場合を比較してその効率を求めた。反応温度についても検討したが、バッチ法と同様に収率は温度に大きく依存し、-40℃の低温で反応を行うことが必要があった。フロー法ではバッチ法に比べて小さい反応容器を恒温槽に浸せば良いので、より効率が良い手法となる。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

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

    (12 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Synthesis and Biological Evaluation of Lysophosphatidic Acid Analogues Using Conformational Restriction and Bioisosteric Replacement Strategies2023

    • Author(s)
      Abdelwahid Mazin A. S.、Ohsawa Kosuke、Uwamizu Akiharu、Kano Kuniyuki、Aoki Junken、Doi Takayuki
    • Journal Title

      ACS Omega

      Volume: 8 Issue: 51 Pages: 49278-49288

    • DOI

      10.1021/acsomega.3c07668

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Photocatalyzed Oxidative Decarboxylation Forming Aminovinylcysteine Containing Peptides2022

    • Author(s)
      Kumashiro Masaya、Ohsawa Kosuke、Doi Takayuki
    • Journal Title

      Catalysts

      Volume: 12 Issue: 12 Pages: 1615-1615

    • DOI

      10.3390/catal12121615

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] ベイズ最適化を利用したマイクロフロー合成による不斉アルドール反応の開発2024

    • Author(s)
      菅原 勇真、大澤 宏祐、土井 隆行
    • Organizer
      日本薬学会第144年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Investigation of asymmetric aldol reaction in flow using Bayesian optimization2023

    • Author(s)
      Yuma Sugawara, Kosuke Ohsawa, Takayuki Doi
    • Organizer
      The 3rd International Conference on Automated Flow and Microreactor Synthesis
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of S-[2-Aminovinyl]-3-methylcystein Construction Using Photoreaction2023

    • Author(s)
      Masaya Kumashiro, Kosuke Ohsawa, Takayuki Doi
    • Organizer
      The 2nd International Symposium on Digitalization-driven Transformative Organic Synthesis
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of S-[2-aminovinyl]-3-methylcysteine construction using photoreaction2023

    • Author(s)
      Masaya Kumashiro, Kosuke Ohsawa, Takayuki Doi
    • Organizer
      The 60th Japanese Peptide Symposium
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 光反応を用いたAviMeCys構築法の開発2023

    • Author(s)
      神代格也、大澤宏祐、土井隆行
    • Organizer
      第52回複素環化学討論会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Total Synthesis of Decatransin, Cyclodepsipeptide Natural Product2023

    • Author(s)
      Takayuki Doi
    • Organizer
      The 17th Chinese International Peptide Symposium
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] フォトレドックス反応を用いた新規AviMeCys構築法の開発2022

    • Author(s)
      神代格也、大澤宏祐、土井隆行
    • Organizer
      第121回有機合成シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] オキサゾリン・N-ニトロソヒドロキシルアミン・3-アシルテトラミン酸を含有するJBIR-141の全合成研究2022

    • Author(s)
      八十島浩太郎、吉田将人、河原哲平、橋本拓哉、新家一男、土井隆行
    • Organizer
      第64回天然有機化合物討論会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 東北大学薬学部、薬学研究科反応制御化学分野論文リスト

    • URL

      http://www.pharm.tohoku.ac.jp/~hannou/ja/publication.html

    • Related Report
      2023 Annual Research Report 2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 東北大学薬学部、薬学研究科反応制御化学分野学会発表

    • URL

      http://www.pharm.tohoku.ac.jp/~hannou/ja/presentation.html

    • Related Report
      2023 Annual Research Report 2022 Annual Research Report

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Published: 2022-06-20   Modified: 2024-12-25  

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