Development of the strategy for synthesis of supersulfides based on rationally-designed sulfuration reagent

• Project Area: Life Science Innovation Driven by Supersulfide Biology
• Project/Area Number: 22H05569
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (III)
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 猪熊 翼 徳島大学, 大学院医歯薬学研究部(薬学域), 講師 (40541272)
• Project Period (FY): 2022-06-16 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 超硫黄分子 / 硫黄導入試薬 / 有機合成

Outline of Research at the Start

近年超硫黄分子が生命機能を司る重要な分子として認識されるようになってきた。しかし超硫黄分子の合成法が未成熟であることが、超硫黄分子が関与する生物学の発展を大きく妨げていた。申請者は本研究において、申請者がこれまでに取り組んだ反応開発で得た知見を基盤として、新たな硫黄原子導入試薬を設計・開発し、これを用いて超硫黄分子の新規合成法を確立する。本研究は、超硫黄分子合成可能性を拡充することで将来的に様々な機能性超硫黄分子の創出を通じて超硫黄生物学の発展に大きく資すると期待される。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は『超硫黄分子を効率的に合成する新規手法の確立』を目的とする。硫黄原子が直鎖状に連結した超硫黄分子が生体内に豊富に存在し、それらがエネルギー産生に深く関与することが2014年に赤池らによって報告されて以来、超硫黄分子の機能解明研究は生命の仕組みを新しい観点から理解するアプローチとして大きな注目を集めている。しかしこれまでに超硫黄分子の効率的な合成法は確立されていなかった。
研究代表者は超硫黄分子の新規合成法の確立を目指しモデルジスルフィド化合物を用いた硫黄原子導入反応によるトリスルフィド合成を検討しこれまでに、中程度の収率および純度で所望のトリスルフィドを得る条件を見出している。
2023年度は本反応の収率と純度の更なる向上を目指し種々条件検討を行った結果、溶媒としてヘキサフルオロイソプロパノールを用いることで収率、および純度を大幅に向上させることに成功した。本反応は様々なアルキルおよびアリールチオールに由来する基質に適用できるのみではなく、本法を応用することで超硫黄分子の１種であるテトラスルフィドの高純度合成にも合わせて達成した。

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。

Research Products

• [Journal Article] Remote Electronic Tuning for High-performance N-Heterocyclic Carbene Catalysis (2024)
  • Author(s): Inokuma Tsubasa、Yamada Ken-ichi
  • Journal Title: Journal of Synthetic Organic Chemistry, Japan Volume: 82 Issue: 3 Pages: 222-233
  • DOI: 10.5059/yukigoseikyokaishi.82.222
  • ISSN: 0037-9980, 1883-6526
  • Year and Date: 2024-03-01
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 5-exo-Selective asymmetric bromolactonization of stilbenecarboxylic acids catalyzed by phenol-bearing chiral thiourea (2024)
  • Author(s): Sugano Masayuki、Inokuma Tsubasa、Yamaoka Yousuke、Yamada Ken-ichi
  • Journal Title: Organic & Biomolecular Chemistry Volume: 22 Issue: 9 Pages: 1765-1769
  • DOI: 10.1039/d3ob01895d
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evaluation of quantum chemistry calculation methods for conformational analysis of organic molecules using A-value estimation as a benchmark test (2023)
  • Author(s): Yamada Ken-ichi、Inokuma Tsubasa
  • Journal Title: RSC Advances Volume: 13 Issue: 51 Pages: 35904-35910
  • DOI: 10.1039/d3ra06783a
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Remote Electronic Tuning of Chiral N‐Heterocyclic Carbenes (2023)
  • Author(s): Inokuma Tsubasa、Yamada Ken‐ichi
  • Journal Title: The Chemical Record Volume: 23 Issue: 7
  • DOI: 10.1002/tcr.202300103
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Remote Electronic Effect of Chiral N‐Heterocyclic Carbene Catalyst on an Asymmetric Benzoin Reaction (2023)
  • Author(s): Inokuma Tsubasa、Hashimoto Kentaro、Fujiwara Tatsuya、Sun Chunzhao、Kuwano Satoru、Yamada Ken‐ichi
  • Journal Title: Chemistry A European Journal Volume: 29 Issue: 38
  • DOI: 10.1002/chem.202300858
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Remote electronic effect on the N-heterocyclic carbene-catalyzed asymmetric intramolecular Stetter reaction and structural revision of products (2023)
  • Author(s): Inokuma Tsubasa、Iritani Kohei、Takahara Yuki、Sun Chunzhao、Yamaoka Yousuke、Kuwano Satoru、Yamada Ken-ichi
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 59 Issue: 36 Pages: 5375-5378
  • DOI: 10.1039/d3cc00693j
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation of N‐2‐Nitrophenylsulfenyl Imino Peptides and Their Catalyst‐Controlled Diastereoselective Indolylation (2022)
  • Author(s): Inokuma Tsubasa、Masui Kana、Fukuhara Koki、Yamada Ken‐ichi
  • Journal Title: Chemistry -A European Journal Volume: 29 Issue: 8
  • DOI: 10.1002/chem.202203120
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Kinetic Resolution of α‐Hydroxyamide via N‐Heterocyclic Carbene‐Catalyzed Acylation (2022)
  • Author(s): Yamada Ken‐ichi、Yamauchi Akiho、Fujiwara Tatsuya、Hashimoto Keiji、Wang Yinli、Kuwano Satoru、Inokuma Tsubasa
  • Journal Title: Asian Journal of Organic Chemistry Volume: 11 Issue: 10
  • DOI: 10.1002/ajoc.202200452
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Enhanced Molecular Recognition through Substrate-Additive Complex Formation in N-Heterocyclic-Carbene-Catalyzed Kinetic Resolution of α-Hydroxythioamides (2022)
  • Author(s): Wang Yinli、Yamauchi Akiho、Hashimoto Keiji、Fujiwara Tatsuya、Inokuma Tsubasa、Mitani Yuta、Ute Koichi、Kuwano Satoru、Yamaoka Yousuke、Takasu Kiyosei、Yamada Ken-ichi
  • Journal Title: ACS Catalysis Volume: 12 Issue: 10 Pages: 6100-6107
  • DOI: 10.1021/acscatal.2c01579
  • Peer Reviewed
• [Presentation] α-アミノリン酸含有ペプチド合成を指向したN-Nps-α-イミノリン酸アミドの合成 (2024)
  • Author(s): 光安 彩香、榊原 拓哉、猪熊 翼、山田 健一
  • Organizer: 日本薬学会第144年会（横浜）
• [Presentation] 疎水性アンカー担持リサイクラブルキラルリン酸触媒の開発 (2024)
  • Author(s): 中村 翔哉, 青﨑 春菜, 猪熊 翼, 山田 健一
  • Organizer: 日本薬学会第144年会（横浜）
• [Presentation] 含窒素複素環式カルベン触媒によるチオエステルの新規合成法 (2024)
  • Author(s): 藤原 達也, 猪熊 翼, 山田 健一
  • Organizer: 日本薬学会第144年会（横浜）
• [Presentation] ビスフェニルメンチルアルキリデンマロネートを用いるシクロプロパンアミノ酸のエナンチオ選択的合成法の開発 (2024)
  • Author(s): 外原 新也, 猪熊 翼, 山田 健一
  • Organizer: 日本薬学会第144年会（横浜）
• [Presentation] 触媒的不斉ベンゾイン反応によるジアルドースの非対称化を鍵工程とする(+)-および(-)-Uvaridacol Lの分岐型合成 (2024)
  • Author(s): 髙原 悠生, 猪熊 翼, 山田 健一
  • Organizer: 日本薬学会第144年会（横浜）
• [Presentation] ヒドロジスルフィドを経由する酸性条件による非対称トリスルフィド合成法の開発 (2024)
  • Author(s): 小林 将希, 西垣 真子, 猪熊 翼, 山田 健一
  • Organizer: 日本薬学会第144年会（横浜）
• [Presentation] Development of novel methodologies for asymmetric synthesis of noncanonical amino acid derivatives (2023)
  • Author(s): 猪熊 翼
  • Organizer: Invited Lecturer at Dongguk University
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 超硫黄分子合成法の開発研究 (2023)
  • Author(s): 猪熊 翼
  • Organizer: 第24回スクリプス・バイオメディカルフォーラム
  • Invited
• [Presentation] 天然にない分子を生み出す有機化学 (2023)
  • Author(s): 猪熊 翼
  • Organizer: 第９回BRIGHTシンポジウム
  • Invited
• [Presentation] N-複素環式カルベン触媒の遠隔位置換基導入によるNHC触媒の高性能化 (2023)
  • Author(s): 猪熊 翼、藤原 達也、高原 悠生、入谷 航平、橋本 健太郎、山田 健一
  • Organizer: 第49回反応と合成の進歩シンポジウム
• [Presentation] 二価鉄塩を用いる対称環状ペルオキシドの溶媒依存型開裂反応 (2023)
  • Author(s): 黒木 航太, 猪熊 翼, 山田 健一
  • Organizer: 第55回有機金属若手の会
• [Presentation] Diastereoselective indolylation of N-2-nitrophenylsulfenyl iminopeptide for the synthesis of a-indolylglycine-containing peptide (2022)
  • Author(s): Tsubasa Inokuma, Kana Masui, Masaya Denda, Akira Otaka, Ken-ichi Yamada
  • Organizer: 第59回ペプチド討論会
• [Presentation] N-Sulfur-substituted imines as a stable precursor for asymmetric synthesis of α-amino phosphonic acid derivatives (2022)
  • Author(s): Tsubasa Inokuma, Takuya Sakakibara, Ken-ichi Yamada
  • Organizer: The 12th International Conference on the Biology, Chemistry and Therapeutic Applications of Nitric Oxide The 22nd Annual Scientific Meeting of the Nitric Oxide Society of Japan
  • Int'l Joint Research