強塩基ハイブリッド触媒系の開発及び高立体選択的分子骨格構築反応への展開

• 研究領域: 分子合成オンデマンドを実現するハイブリッド触媒系の創製
• 研究課題/領域番号: 17H06448
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 山下 恭弘 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90334341)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 54,990千円 (直接経費: 42,300千円、間接経費: 12,690千円); 2021年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円); 2020年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円); 2019年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円); 2018年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円); 2017年度: 15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円)
• キーワード: 強塩基 / 触媒 / 不斉合成 / ハイブリッド / 固相塩基 / ハイブリッド触媒 / ハイブリッド触媒系

研究成果の概要

強塩基触媒と金属触媒や有機触媒からなるハイブリッド触媒系を開発し、入手容易であるが反応性に乏しい原料を用いる触媒的反応の開発および高立体選択的反応への展開を行った。キラル強塩基ハイブリッド触媒系を開発し、低酸性化合物であるプロピオンアミドを用いる触媒的不斉Mannich反応や、トルエン等のアルキルアレンやプロピレンのイミンに対する触媒的不斉付加反応を実現した。塩基触媒と有機光触媒とのハイブリッド触媒系を構築することにより、塩基触媒のみでは反応しないスチレン類とマロン酸エステルとの反応を開発した。固体塩基触媒としてK/γ-Al2O3を開発しプロピオンアミドの触媒的1,4付加反応を実現した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

構造が単純で入手容易な原料を用いて、医薬品等の高付加価値な有機分子を短工程で合成するための方法論の開発は、合成過程で生じる廃棄物の低減化や省エネルギー化につながるため、社会的意義の大きい環境調和型有機合成を実現する上で最も期待されている研究の一つである。本研究では、医薬品合成中間体として有用な化合物を、安価で入手容易であるが反応性に乏しい原料から直接触媒反応により立体選択的に合成することに成功した。これらの触媒反応は、従来の手法では実現が困難であり、その実現は学術的意義が大きいと言える。

研究成果

• [雑誌論文] Development of chiral potassium strong Bronsted base catalysts for enantioselective carbon-carbon bond-forming reactions (2022)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Yamashita
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 58 号: 8 ページ: 1078-1088
  • DOI: 10.1039/d1cc06328f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bronsted base-catalyzed imino-ene-type allylation reactions of simple alkenes as unactivated allyl compounds (2022)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Yamashita, Io Sato, Ryota Fukuyama, Shu Kobayashi
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 58 号: 17 ページ: 2866-2869
  • DOI: 10.1039/d1cc06983g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthetic Organic “Aquachemistry” that Relies on Neither Cosolvents nor Surfactants (2021)
  • 著者名/発表者名: Kitanosono Taku, Kobayashi Shu
  • 雑誌名: ACS Cent. Sci. 巻: - 号: 15 ページ: 5598-5605
  • DOI: 10.1021/jacs.0c13317
  • 査読あり
• [雑誌論文] alpha-Alkylation of Ketones with Alkenes Enabled by Photoinduced Activation of Silyl Enol Ethers in the Presence of a Small Amount of Water (2021)
  • 著者名/発表者名: Tsubasa Hirata, Yoshihiro Ogasawara, Yasuhiro Yamashita, Shu Kobayashi
  • 雑誌名: Org. Lett. 巻: 23 号: 15 ページ: 5693-5697
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.1c01824
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enantioselective hydrophosphonylation of N-Boc imines using chiral guanidine-thiourea catalysts (2021)
  • 著者名/発表者名: Louis Chassillan, Yasuhiro Yamashita, Woo-Jin Yoo, Martial Toffano, Regis Guillot, Shu Kobayashi, Giang Vo-Thanh
  • 雑誌名: Org. Biomol. Chem. 巻: 19 号: 48 ページ: 10560-10564
  • DOI: 10.1039/d1ob01953h
  • 査読あり
• [雑誌論文] New Dimensions of Bronsted Base Catalyzed Carbon-Carbon Bond-Forming Reactions (2021)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Yamashita, Shu Kobayashi
  • 雑誌名: Synlett 巻: 32 号: 01 ページ: 14-22
  • DOI: 10.1055/s-0040-1707202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly Enantioselective Immobilized Prolinamide-catalyzed Aldol Reactions in Continuous-flow Systems: Effect of Water on the Catalyst Lifetime and Application in the Synthesis of a Chiral Fenpentadiol Analogue (2021)
  • 著者名/発表者名: Caizhen, Yue, Yasuhiro Yamashita, Shu Kobayashi
  • 雑誌名: Green Chemistry 巻: 23 号: 5 ページ: 1989-1994
  • DOI: 10.1039/d0gc04202a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymmetric C(sp3)-H Functionalization of Unactivated Alkylarenes such as Toluene Enabled by Chiral Bronsted Base Catalysts (2021)
  • 著者名/発表者名: Tsubasa Hirata, Io Sato, Yasuhiro Yamashita, Shu Kobayashi
  • 雑誌名: Communications Chemistry 巻: 4 号: 1 ページ: 36-36
  • DOI: 10.1038/s42004-021-00459-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of Bronsted Base-Photocatalyst Hybrid Systems for Highly Efficient C-C Bond Formation Reactions of Malonates with Styrenes (2020)
  • 著者名/発表者名: Bas Sebastian, Yasuhiro Yamashita, Shu Kobayashi
  • 雑誌名: ACS Catalysis 巻: 10 号: 18 ページ: 10546-10550
  • DOI: 10.1021/acscatal.0c02716
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solid Superbase-Catalyzed Stereoselective 1,4-Addition Reactions of Simple Amides in Batch and Continuous-Flow System (2019)
  • 著者名/発表者名: Parijat Borah, Yasuhiro Yamashita, Shu Kobayashi
  • 雑誌名: Adv. Synth. Catal. 巻: 361 号: 16 ページ: 3807-3812
  • DOI: 10.1002/adsc.201900364
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alkylpotassium-Catalyzed Benzylic C-H Alkylation of Alkylarenes with Alkenes (2019)
  • 著者名/発表者名: Io Sato, Yasuhiro Yamashita, Shu Kobayashi
  • 雑誌名: Synthesis 巻: 51 号: 01 ページ: 240-250
  • DOI: 10.1055/s-0037-1610378
  • 査読あり
• [雑誌論文] Catalytic AlkylationReactions of Weakly Acidic Carbonyl and Related Compounds using alkenes as electrophiles (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Yamashita, Ryo Igarashi, Hirotsugu Suzuki, Shu Kobayashi
  • 雑誌名: Organic Biomolecular Chemistry 巻: 16 号: 33 ページ: 5969-5972
  • DOI: 10.1039/c8ob00941d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Catalytic Addition Reactions of Alkylazaarenes to Vinylsilanes (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Yamashita, Kodai Minami, Shu Kobayashi
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 47 号: 5 ページ: 690-692
  • DOI: 10.1246/cl.180132
  • NAID: 130006732212
  • 査読あり
• [雑誌論文] Catalytic Direct-type Addition Reactions of Alkylareens with Imines and Alkenes (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Yamashita, Hirotsugu Suzuki, Io Sato, Tsubasa Hirata, Shu Kobayashi
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: in press 号: 23 ページ: 6896-6900
  • DOI: 10.1002/anie.201711291
  • 査読あり
• [雑誌論文] Catalytic Carbon-Carbon Bond-Forming Reactions of Weakly Acidic Carbon Pronucleophiles Using Strong Bronsted Bases as Catalysts (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Yamashita, Shu Kobayashi
  • 雑誌名: Chemistry - A European Journal 巻: 24 号: 1 ページ: 10-17
  • DOI: 10.1002/chem.201703404
  • 査読あり
• [学会発表] 高分子固定化キラル強塩基触媒系の最適化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 木村友哉、山下恭弘、小林修
  • 学会等名: 日本化学会第102春季年会
• [学会発表] Development of Chiral Strong Bronsted Base Catalyst Systems for Asymmetric Addition Reactions of Various Alkylarenes with Imines (2022)
  • 著者名/発表者名: Damir Medunjanin, Tsubasa Hirata, Yasuhiro Yamashita, Shu Kobayashi
  • 学会等名: 日本化学会第102春季年会
• [学会発表] Development of Catalytic Enantioselective Mannich Reactions of Esters and Effective Transformations of the Mannich Adducts toward Asymmetric Synthesis of β-Lactams (2022)
  • 著者名/発表者名: Seiya Fushimi, Tomoya Kimura, Yasuhiro Yamashita, Shu Kobayashi
  • 学会等名: 日本化学会第102春季年会
• [学会発表] ケテンシリルアセタールの酸化的活性化によるアルケンを用いたエステルのα-アルキル化反応の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 小笠原由紘、平田翼、山下恭弘、小林修
  • 学会等名: 日本化学会第102春季年会
• [学会発表] Development of Addition Reactions of Ketones with Alkenes through Photo-Induced Activation of Their Enolates (2022)
  • 著者名/発表者名: Tsubasa Hirata, Yoshihiro Ogasawara, Yasuhiro Yamashita, Shu Kobayashi
  • 学会等名: 日本化学会第102春季年会
• [学会発表] 剛直な骨格をもつキラルグアニジンーチオウレア触媒を用いるイミンへのヒドロホスホニル化反応の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Yamashita, Louis Chassillan, Woo-Jin Yoo, Martial Toffano, Regis Guillot, Shu Kobayashi, Giang Vo-Thanh
  • 学会等名: 日本化学会第102春季年会
• [学会発表] Development of Chiral Potassium Strong Base Catalysts for Enantioselective Carbon-Carbon Bond Forming Reactions (2021)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Yamashita, Shu Kobayashi
  • 学会等名: Pacifichem 2021
  • 招待講演
• [学会発表] Development of Addition Reactions of Alkylazaarenes with Imines Using Strong Base Catalyst Systems (2021)
  • 著者名/発表者名: Hyemin Cho, Yasuhiro Yamashita, Shu Kobayashi
  • 学会等名: 日本化学会第101春季年会
• [学会発表] キラル強塩基触媒による酢酸エステルの不斉Mannich反応の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 伏見星哉、木村友哉、山下恭弘、小林修
  • 学会等名: 日本化学会第101春季年会
• [学会発表] 高分子固定化キラル強塩基触媒系を用いる 不斉 Mannich 反応の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 木村友哉、野口愛加、山下恭弘、小林修
  • 学会等名: 日本化学会第101春季年会
• [学会発表] エノールシリルエーテルを活用する アルケンによるケトンα位のアルキル化反応の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 平田翼、小笠原由紘、山下恭弘、小林修
  • 学会等名: 日本化学会第101春季年会
• [学会発表] 光酸化還元触媒を用いた エノールシリルエーテルとアルケンとの反応の展開 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小笠原由紘、平田翼、山下恭弘、小林修
  • 学会等名: 日本化学会第101春季年会
• [学会発表] 高分子固定化プロリンアミドを用いた トリフルオロアセトフェノン類とケトンとの 連続フロー不斉アルドール反応の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山下恭弘、Caizhen Yue、小林 修
  • 学会等名: 日本化学会第101春季年会
• [学会発表] Immobilization of Chiral Secondary Amine Catalysts and Its Application in Continuous-Flow Reactions (2020)
  • 著者名/発表者名: Yue, C.; Yamashita, Y.; Kobayashi, S.
  • 学会等名: 日本化学会第100春季年会
• [学会発表] Development of Polymer-Immobilized Chiral Macrocyclic Crown Ethers and Application to Strong Base-Catalyzed Asymmetric 1,4-Addition Reactions (2020)
  • 著者名/発表者名: Ko, J.-H.; Hirata, T.; Yamashita, Y.; Kobayashi, S.
  • 学会等名: 日本化学会第100春季年会
• [学会発表] Development of Asymmetric Addition Reactions of Alklyazaarenes with Imines Using Chiral Metal Salt-Strong Base Hybrid Catalyst Systems (2020)
  • 著者名/発表者名: Cho, H.; Noguchi, A.; Yamashita, Y.; Kobayashi, S.
  • 学会等名: 日本化学会第100春季年会
• [学会発表] キラル金属塩・強塩基ハイブリッド触媒系を用いる不斉Mannich型反応 (2020)
  • 著者名/発表者名: 野口愛加、山下恭弘、小林修
  • 学会等名: 日本化学会第100春季年会
• [学会発表] Development of Catalytic Asymmetric Addition Reactions of Unactivated Alkylarenes with Imines Enabled by Chiral Potassium Bases (2020)
  • 著者名/発表者名: Hirata, T.; Sato, I.; Yamashita, Y.; Kobayashi, S.
  • 学会等名: 日本化学会第100春季年会
• [学会発表] キラルアルカリ金属塩を不斉触媒源として用いる低酸性化合物の不斉Mannich型反応の開発 (2020)
  • 著者名/発表者名: 山下恭弘、小林修
  • 学会等名: 日本化学会第100春季年会
• [学会発表] Development of Catalytic Carbon-Carbon Bond Forming Reactions of Unactivated Alkylarenes Using Alkaline Metal Catalysts (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y.; Kobayashi, S.
  • 学会等名: OMCOS 20
  • 国際学会
• [学会発表] Development of Catalytic Carbon-Carbon Bond Forming Reactions of Weakly Acidic Compounds Using Alkaline Metal Base Catalysts (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, Y.
  • 学会等名: The 1st International Symposium on Hybrid Catalysis for Enabling Molecular Synthesis in Demand "Development of Catalytic Carbon-Carbon Bond Forming Reactions of Weakly Acidic Compounds U
  • 国際学会
• [学会発表] 強塩基触媒によるアルキルアレーンのイミンに対する高立体選択的付加反応の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 平田翼、佐藤維央、山下恭弘、小林修
  • 学会等名: 第116回有機合成シンポジウム2019年【秋】
• [学会発表] キラルアルカリ金属強塩基触媒の開発および低酸性化合物の触媒的不斉付加反応への展開 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山下恭弘、小林修
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会
• [学会発表] 強塩基触媒を用いるアルキルアレーンのβ-置換ビニルシランに対する付加反応の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐藤維央、山下恭弘、小林修
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会
• [学会発表] 単純アルケンを原料として用いる直接的触媒的炭素-炭素結合形成反応の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 福山遼大、佐藤維央、山下恭弘、小林修
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会
• [学会発表] キラル強塩基触媒によるアルキルアレーンのイミンに対する不斉付加反応の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 平田翼、佐藤維央、山下恭弘、小林修
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会
• [学会発表] 単純アミドを用いる直接的触媒的不斉Mannich型反応の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 野口愛加、山下恭弘、小林修
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会
• [学会発表] 単純エステルを用いる直接的触媒的不斉Mannich型反応の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 伏見星哉、山下恭弘、小林修
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会
• [学会発表] Development of Strong Base-Photocatalyst Hybrid Systems for Catalytic Carbon-carbon Bond Forming Reactions (2019)
  • 著者名/発表者名: Sebastian Bas、山下恭弘、小林修
  • 学会等名: 日本化学会第99春季年会
• [学会発表] 典型金属触媒を用いる低酸性炭素―水素結合の直接的変換反応の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山下恭弘
  • 学会等名: 有機合成化学ミニシンポジウム千葉
  • 招待講演
• [学会発表] New Dimension of Bronsted Base-catalyzed Addition Reactions of Weakly Acidic Carbon Pronucleophiles (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Yamashita, Shu Kobayashi
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] プロピレンを用いた イミンの直接的触媒的アリル化反応の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 福山遼大、佐藤維央、山下恭弘、小林 修
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] 強塩基触媒による アルキルアレーンのイミンに対する 立体選択的付加反応の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 平田翼、佐藤維央、鈴木弘嗣、山下恭弘、小林修
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] 強塩基触媒を用いる低酸性化合物の炭素-炭素/炭素-窒素二重結合への付加反応の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 五十嵐諒、鈴木弘嗣、山下恭弘、小林修
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] Strong Base-catalyzed C-C Bond Formation of Alkylarenes with Olefins (2018)
  • 著者名/発表者名: Io Sato, Yasuhiro Yamashita, Shu Kobayashi
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] Stereoselective Direct-Type 1,4-Addition Reactions of Simple Amides and Esters Using Solid Superbase (2018)
  • 著者名/発表者名: Parijat Borah, Yasuhiro Yamashita, Shu Kobayashi
  • 学会等名: 日本化学会第98春季年会
• [学会発表] Bronsted塩基触媒系を活用する効率的炭素ー炭素結合生成反応の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山下恭弘
  • 学会等名: 新学術領域研究「ハイブリッド触媒」 第一回公開シンポジウム
  • 招待講演