不活性結合活性化による高難度精密有機合成反応の創出

• 研究領域: 高難度物質変換反応の開発を指向した精密制御反応場の創出
• 研究課題/領域番号: 15H05799
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中尾 佳亮 京都大学, 工学研究科, 教授 (60346088)
• 研究期間 (年度): 2015-06-29 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 34,840千円 (直接経費: 26,800千円、間接経費: 8,040千円); 2019年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2018年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2017年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2016年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2015年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
• キーワード: 高難度分子変換 / 不活性結合活性化 / 触媒 / 遷移金属 / ルイス酸

研究成果の概要

有機分子にユビキタスなC-H，C-C，C-N，C-O結合を活性化して直截的に官能基化する反応は，従来のように事前の官能基化の必要がないため，原子およびステップ効率の観点からきわめて有用である。これらの反応は，近年世界中で活発に研究されているが，それらの多くは，金属触媒に配位子として作用する特殊な配向基を必要としたり，分子構造の歪みの解放を利用するものである。本研究では，そのような「基質の工夫」に頼ることなく，「触媒の工夫」によって不活性結合の直截的変換を実現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では，配向基や分子構造の歪みの解放を利用することなく，Ar-H，Ar-NO2，Ar-O結合を官能基化できるPdおよびNi触媒を開発し，これまで報告例のなかった高難度精密有機合成反応の創出に成功した。いずれも，「基質の工夫」に頼る必要のない分子変換であり，有機合成化学における学術的成果として意義深い。従来の化学プロセスを革新して，省資源，省エネルギー型の物質生産に寄与しうる点において，社会的意義も有する成果である。

研究成果

• [国際共同研究] カリフォルニア大学バークレー校(米国)
• [国際共同研究] カリフォルニア大学バークレー校(米国)
• [国際共同研究] University of California, Berkeley(米国)
• [国際共同研究] カリフォルニア大学バークレー校(米国)
• [雑誌論文] Nickel-catalysed anti-Markovnikov hydroarylation of unactivated alkenes with unactivated arenes facilitated by non-covalent interactions (2020)
  • 著者名/発表者名: Noam I. Saper, Akito Ohgi, David W. Small, Kazuhiko Semba, Yoshiaki Nakao, John F. Hartwig
  • 雑誌名: Nature Chemistry 巻: 12 号: 3 ページ: 276-283
  • DOI: 10.1038/s41557-019-0409-4
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Pd/NHC-catalyzed cross-coupling reactions of nitroarenes (2019)
  • 著者名/発表者名: Myuto Kashihara, Rong-Lin Zhong, Kazuhiko Semba, Shigeyoshi Sakaki, Yoshiaki Nakao
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 55 号: 63 ページ: 9291-9294
  • DOI: 10.1039/c9cc05055h
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of N-Heterocyclic Carbene Ligands for Site-Selective C-H Alkylation by Cooperative Nickel/Aluminum Catalysis (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakao Yoshiaki、Okumura Shogo、Ebara Tomohiro、Semba Kazuhiko
  • 雑誌名: HETEROCYCLES 巻: 99 号: 2 ページ: 1128-1128
  • DOI: 10.3987/com-18-s(f)84
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pd-Catalyzed Denitrative Intramolecular C-H Arylation (2019)
  • 著者名/発表者名: Kitty K. Asahara, Toshimasa Okita, Ami N. Saito, Kei Muto, Yoshiaki Nakao, Junichiro Yamaguchi
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 21 号: 12 ページ: 4721-4724
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.9b01593
  • 査読あり
• [雑誌論文] meta-Selective C-H Borylation of Benzamides and Pyridines by an Iridium-Lewis Acid Bifunctional Catalyst (2019)
  • 著者名/発表者名: Lichen Yang, Nao Uemura, Yoshiaki Nakao
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 141 号: 19 ページ: 7972-7979
  • DOI: 10.1021/jacs.9b03138
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aluminum-Mediated C6-Selective C-H Alkylation of 2-Carbamoylbenzofuran by Nickel Catalysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Okumura Shogo, Nakao Yoshiaki
  • 雑誌名: Asian Journal of Organic Chemistry 巻: 7 号: 7 ページ: 1355-1357
  • DOI: 10.1002/ajoc.201800208
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reductive Denitration of Nitroarenes (2018)
  • 著者名/発表者名: Kashihara Myuto、Yadav M. Ramu、Nakao Yoshiaki
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 20 号: 6 ページ: 1655-1658
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.8b00430
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Site-Selective Linear Alkylation of Anilides by Cooperative Nickel/Aluminum Catalysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Okumura Shogo、Komine Takuya、Shigeki Erika、Semba Kazuhiko、Nakao Yoshiaki
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 57 号: 4 ページ: 929-932
  • DOI: 10.1002/anie.201710520
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Buchwald-Hartwig Amination of Nitroarenes (2017)
  • 著者名/発表者名: Inoue Fumiyoshi、Kashihara Myuto、Yadav M. Ramu、Nakao Yoshiaki
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 56 号: 43 ページ: 13307-13309
  • DOI: 10.1002/anie.201706982
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Suzuki―Miyaura Coupling of Nitroarenes (2017)
  • 著者名/発表者名: Yadav M. Ramu、Nagaoka Masahiro、Kashihara Myuto、Zhong Rong-Lin、Miyazaki Takanori、Sakaki Shigeyoshi、Nakao Yoshiaki
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 139 号: 28 ページ: 9423-9426
  • DOI: 10.1021/jacs.7b03159
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] C3-Selective Alkenylation of N-Acylindoles with Unactivated Internal Alkynes by Cooperative Nickel/Aluminium Catalysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumiyoshi Inoue, Teruhiko Saito, Kazuhiko Semba, Yoshiaki Nakao
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 53 号: 32 ページ: 4497-4500
  • DOI: 10.1039/c7cc00852j
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] para-Selective C-H Borylation of (Hetero)Arenes by Cooperative Iridium/Aluminum Catalysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Lichen Yang, Kazuhiko Semba, Yoshiaki Nakao
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 56 号: 17 ページ: 4853-4857
  • DOI: 10.1002/anie.201701238
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] para-Selective Alkylation of Sulfonylarenes by Cooperative Nickel/Aluminum Catalysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Shogo Okumura, Yoshiaki Nakao
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 19 号: 3 ページ: 584-587
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.6b03741
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] para-Selective Alkylation of Benzamides and Aromatic Ketones by Cooperative Nickel/Aluminum Catalysis (2016)
  • 著者名/発表者名: Shogo Okumura, Shuwei Tang, Teruhiko Saito, Kazuhiko Semba, Shigeyoshi Sakaki, Yoshiaki Nakao
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 138 号: 44 ページ: 14699-14704
  • DOI: 10.1021/jacs.6b08767
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Selective Hydrogenolysis of Arenols with Hydrosilanes by Nickel Catalysis (2016)
  • 著者名/発表者名: Akito Ohgi and Yoshiaki Nakao
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 45 号: 1 ページ: 45-47
  • DOI: 10.1246/cl.150807
  • NAID: 130005118786
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Anti-Markovnikov Hydroheteroarylation of Unactivated Alkenes with Indoles, Pyrroles, Benzofurans, and Furans Catalyzed by a Nickel–N-Heterocyclic Carbene System (2015)
  • 著者名/発表者名: York Schramm, Makoto Takeuchi, Kazuhiko Semba, Yoshiaki Nakao, John F. Hartwig
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 137 号: 38 ページ: 12215-12218
  • DOI: 10.1021/jacs.5b08039
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Cross-coupling Reactions of Nitroarenes (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Precisely Designed Catalysts with Customized Scaffolding
  • 招待講演
• [学会発表] C-H Functionalization by Cooperative Metal C (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: The 1st International Symposium on Molecular Recognition and Synthesis
  • 招待講演
• [学会発表] 協働金属触媒による有機合成反応 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中尾佳亮
  • 学会等名: 第47回オルガノメタリックセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] C-H Functionalization of Heterocycles by Cooperative (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: The 47th Naito Conference: C-H Bond Activation and Transformation
  • 招待講演
• [学会発表] C-H Functionalization of Heterocycles by Cooperative (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: Gordon Research Conference: Heterocyclic Compounds
  • 招待講演
• [学会発表] 協働金属触媒による C-H 官能基化反応 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中尾佳亮
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会
  • 招待講演
• [学会発表] C-H Functionalization by Cooperative Metal Catalysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: The 8th Spanish-Portuguese-Japanese Organic Chemistry Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 協働金属触媒による有機合成反応 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中尾佳亮
  • 学会等名: 第49回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • 招待講演
• [学会発表] C-H Functionalization by Cooperative Metal Catalysis (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: JGP Chem & ChemEn International Workshop: Sustainability-Oriented Organic Synthesis
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cooperative Metal Catalysis for Efficient Organic Synthesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: The 1st Sino-Japanese Symposium on Catalysis for Precision Synthesis
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ニトロアレーンのクロスカップリング反応 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中尾佳亮
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
  • 招待講演
• [学会発表] 協働金属触媒による有機合成反応 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中尾佳亮
  • 学会等名: 東北大学大学院薬学研究科セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] ニトロアレーンのクロスカップリング反応 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中尾佳亮
  • 学会等名: 新学術領域研究「精密制御反応場」第4回公開シンポジウム
• [学会発表] Nickel-Catalyzed Hydrogenolysis of Diarylamines with Hydrosilane (2017)
  • 著者名/発表者名: Akito Ohgi, Alastair Herron, Shunya Yamamoto, Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶応大学（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 芳香族ニトロ化合物の還元的脱ニトロ化反応 (2017)
  • 著者名/発表者名: 柏原美勇斗, Ramu Yadav Muntha, 仙波一彦, 中尾佳亮
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶応大学（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 芳香族ニトロ化合物のBuchwald-Hartwigアミノ化反応 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井上文善, Ramu Yadav Muntha, 中尾佳亮
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶応大学（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] Mechanistic Studies on the Suzuki-Miyaura Coupling of Nitroarenes (2017)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Nagaoka, Muntha Ramu Yadav, Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶応大学（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] The Suzuki-Miyaura Coupling of Nitroarenes (2017)
  • 著者名/発表者名: Muntha Ramu Yadav, Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: 日本化学会第97春季年会
  • 発表場所: 慶応大学（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 協働金属触媒による有機合成反応 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中尾佳亮
  • 学会等名: パイスター分子制御による未来型物質変換研究拠点 2017年度公開シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 協働金属触媒による有機合成反応 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中尾佳亮
  • 学会等名: 第6回 IoLコロキウム 特別講演会
  • 招待講演
• [学会発表] C―H Functionalization by Cooperative Metal Catalysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: 1st Singapore Japan Germany Trilateral Symposium on Precision Synthesis&Catalysis
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nickel Catalysis for Hydroarylation and Related Reactions (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: Symposium on Nickel and Related Chemistry
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cooperative Metal Catalysis for Efficient Organic Synthesis (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: 1st International Symposium on Catalysis for Sustainable Chemical Synthesis Joint Symposium of FRIAS/Nagoya IAR
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 協働金属触媒による有機合成反応 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中尾佳亮
  • 学会等名: 第34回有機合成化学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] C―H Functionalization by Cooperative Catalysis (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: Nordic/Kyoto OMCOS 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cooperative Metal Catalysis for Efficient Organic Synthesis (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: Southern University of Science and Technology (SUS Tech Chemical Sciences Lectureship)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 協働金属触媒による有機合成反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中尾佳亮
  • 学会等名: TbM/IGER Chemistry Workshop
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2016-12-19
  • 招待講演
• [学会発表] Hydrogenolysis of Arenols with Hydrosilanes by Nickel Catalysis (2016)
  • 著者名/発表者名: Akito Ohgi, Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: 6th Asia-Oceania Conference on Sustainable and Green Chemistry (AOC-SGC6)
  • 発表場所: 香港（中華人民共和国）
  • 年月日: 2016-11-28
  • 国際学会
• [学会発表] 協働金属触媒による有機合成反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中尾佳亮
  • 学会等名: 早稲田大学理工学術院講演会
  • 発表場所: 早稲田大学西早稲田キャンパス（東京都・新宿区）
  • 年月日: 2016-11-18
  • 招待講演
• [学会発表] 協働金属触媒による有機合成反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中尾佳亮
  • 学会等名: 平成28年度 後期（秋季）有機合成化学講習会
  • 発表場所: 日本薬学会長井記念館長井記念ホール（東京都・渋谷区）
  • 年月日: 2016-11-17
  • 招待講演
• [学会発表] Hydrogenolysis of Arenols with Hydrosilanes by Nickel Catalysis (2016)
  • 著者名/発表者名: Akito Ohgi, Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: International Symposium on C-O Activation (ISCO-2016)
  • 発表場所: 姫路商工会議所（兵庫県・姫路市）
  • 年月日: 2016-10-26
  • 国際学会
• [学会発表] ニッケル触媒とヒドロシランによるフェノール類の水素化分解反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大木暁登, 中尾佳亮
  • 学会等名: 第63回有機金属化学討論会
  • 発表場所: 早稲田大学西早稲田キャンパス（東京都・新宿区）
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] Cooperative Metal Catalysis for Efficient Organic Synthesis (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: 9th Asian-European Symposium on Metal-Mediated Efficient Organic Synthesis
  • 発表場所: ストックホルム（スウェーデン）
  • 年月日: 2016-09-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Cooperative Metal Catalysis for Efficient Organic Synthesis (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: The 3rd International Conference on Organometallics and Catalysis
  • 発表場所: ソウル（大韓民国）
  • 年月日: 2016-08-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Hydrogenolysis of Arenols with Hydrosilanes by Nickel Catalysis (2016)
  • 著者名/発表者名: Akito Ohgi, Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: 27th International Conference on Organometallic Chemistry (ICOMC-2016)
  • 発表場所: メルボルン（オーストラリア）
  • 年月日: 2016-07-21
  • 国際学会
• [学会発表] Hydrogenolysis of Arenols with Hydrosilanes by Nickel Catalysis (2016)
  • 著者名/発表者名: Akito Ohgi, Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: 20th International Symposium on Homogeneous Catalysis
  • 発表場所: 京都テルサ（京都府・京都市）
  • 年月日: 2016-07-14
  • 国際学会
• [学会発表] ニッケル触媒によるフェノール類の水素化分解反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大木暁登, 中尾佳亮
  • 学会等名: 第5回 JACI/GSCシンポジウム
  • 発表場所: ANAクラウンプラザホテル神戸（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2016-06-03
• [学会発表] Hydrogenolysis of Arenols with Hydrosilanes by Nickel Catalysis (2016)
  • 著者名/発表者名: 大木暁登, 中尾佳亮
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 不活性結合活性化による高難度精密有機合成反応の創出 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中尾佳亮
  • 学会等名: 新学術領域研究「精密制御反応場」第1回公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2016-01-30
  • 招待講演
• [学会発表] C-C Bond Forming Reactions by Cooperative Metal Catalysis (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: Pacifichem 2015
  • 発表場所: Honolulu
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] C-C Bond Forming Reactions by Cooperative Metal Catalysis (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: 6th International Collaborative and Cooperative Chemistry Symposium
  • 発表場所: Seoul
  • 年月日: 2015-11-16
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] C-C Bond Forming Reactions by Cooperative Metal Catalysis (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Nakao
  • 学会等名: 16th Tetrahedron Symposium Asia Edition
  • 発表場所: Shanghai
  • 年月日: 2015-11-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] Science of Synthesis: N-Heterocyclic Carbenes in Catalytic Organic Synthesis Vol. 1 (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Nakao
  • 総ページ数: 15
  • 出版者: Georg Thieme Verlag KG
• [図書] Science of Synthesis: Catalytic Transformations via C-H Activation Vol. 1 (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Nakao
  • 総ページ数: 150
  • 出版者: Georg Thieme Verlag KG
• [産業財産権] 芳香族化合物の製造方法 (2022)
  • 発明者名: 柏原美勇斗, 中尾佳亮, 尾佳亮, 宮崎高則, 江口久雄
  • 権利者名: 国立大学法人京都大学、東ソー株式会社
  • 産業財産権種類: 特許
  • 取得年月日: 2022
• [産業財産権] 芳香族化合物の製造方法 (2018)
  • 発明者名: 江口久雄、宮崎高則、萩原秀樹、中尾佳亮、柏原美勇斗
  • 権利者名: 江口久雄、宮崎高則、萩原秀樹、中尾佳亮、柏原美勇斗
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2018-034287
  • 出願年月日: 2018
• [産業財産権] 芳香族化合物の製造方法 (2017)
  • 発明者名: 柏原美勇斗，中尾佳亮，宮崎高則，江口久雄
  • 権利者名: 柏原美勇斗，中尾佳亮，宮崎高則，江口久雄
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2017-037443
  • 出願年月日: 2017-02-28
• [産業財産権] 芳香族アミンの製造方法 (2016)
  • 発明者名: 中尾佳亮，宮崎高則，江口久雄
  • 権利者名: 中尾佳亮，宮崎高則，江口久雄
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-213753
  • 出願年月日: 2016-10-31
• [産業財産権] 芳香族化合物の製造方法 (2016)
  • 発明者名: 中尾佳亮，宮崎高則，江口久雄
  • 権利者名: 中尾佳亮，宮崎高則，江口久雄
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-213752
  • 出願年月日: 2016-10-31