ドナー・アクセプター２官能性触媒原理に基づく不斉反応の開発・応用・機構解明

• 研究課題/領域番号: 16H02274
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 合成化学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 北村 雅人 名古屋大学, 創薬科学研究科, 教授 (50169885)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 45,760千円 (直接経費: 35,200千円、間接経費: 10,560千円); 2020年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円); 2019年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円); 2018年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円); 2017年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円); 2016年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
• キーワード: 不斉触媒反応 / 二官能性触媒 / 反応機構解明 / 不斉合成 / 脱水型アリル化 / 機構解明研究 / 分子触媒 / 水素化 / アリル化 / ルテニウム / 不斉触媒 / スフィンゴシン / 触媒反応

研究成果の概要

近年我々は、高性能な脱水型アリル化・脱アリル化触媒(キナルジン酸(QAH)-CpRu)を開発し、アリル系保護基の有用性を格段に向上した。これ出発点として新しい光学活性ピコリン酸型配位子Cl-Naph-PyCOOH および従来にないsp2窒素系2座配位子Naph-diPIM-dioxo-iPrのCpRu錯体とブレンステッド酸からなるソフト・ハード混合触媒を開発し、超効率的な脱水型不斉Tsuji-Trost（T-T）反応を可能にした。これら二つの触媒系において、それぞれ基質適用範囲の徹底検証を行うとともに、機構解明研究を実施し、反応経路の推定および反応性エナンチオ選択性発現の起源を追求した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Tsuji-Trost型反応は、様々な有用生理活性物質の合成を可能とし，まさに有機合成の確たる基盤の一角をなしている。我々が開発した二つの触媒系は、アリルアルコールを直接に用いて、様々なプロトン性求核剤を脱水的にアリル化できる初めての例である。共生成物は「水」だけなので、生成物単離の操作性も高く、持続性社会の実現の一角をなすと期待される。弱酸性条件を用いる反応の特性は，従来法では不可能であった様々な反応形態を実現する可能性を秘める。本手法の有用性をさらに高める本研究課題の社会的意義は極めて高い。

研究成果

• [雑誌論文] A Monocationic Zn(II) Acetate Complex of a Chiral Bisamidine Dioxolane Ligand, Naph-diPIM-dioxo-R, for the Asymmetric 1,3-Dipolar Cycloaddition of Tridentate α-Substituted α-Imino Esters and Acrylates to Multi-Substituted Prolines: Importance of an n-π* Interaction for High Enantioselectivity (2021)
  • 著者名/発表者名: Kiran Indukuru Naga Chaithanya、Fujita Kazuki、Kobayashi Kazuki、Tanaka Shinji、Kitamura Masato
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 94 号: 1 ページ: 295-308
  • DOI: 10.1246/bcsj.20200266
  • NAID: 130007968776
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of the Asymmetric Dehydrative Allylative Cyclization of Alcohols to Cyclic Ethers Catalyzed by a CpRu Complex of the Chiral Picolinic Acid-Type Ligand, Cl-Naph-PyCOOH: Is a π-Allyl Intermediate Present? (2021)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Yusuke、Iwase Shoutaro、Ratanasak Manussada、Hasegawa Jun-ya、Tanaka Shinji、Kitamura Masato
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 94 号: 2 ページ: 440-450
  • DOI: 10.1246/bcsj.20200228
  • NAID: 130007995431
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism Change of (+)-Nonlinear Effect in a Phase Separation System in a CuII-Catalyzed Asymmetric Friedel-Crafts Reaction Using a C2-Chiral Dioxolane-Containing-Bisamidine Ligand, Naph-diPIM-dioxo-iPr (2020)
  • 著者名/発表者名: Le Thien Phuc、Tanaka Shinji、Yoshimura Masahiro、Kitamura Masato
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 93 号: 11 ページ: 1319-1333
  • DOI: 10.1246/bcsj.20200172
  • NAID: 130007939768
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Asymmetric Synthesis of Multi‐substituted Prolines via a Catalytic 1,3‐Dipolar Cycloaddition Using a Monocationic Zn II OAc Complex of a Chiral Bisamidine Ligand, Naph‐diPIM‐dioxo‐R (2020)
  • 著者名/発表者名: Chaithanya Kiran I. N.、Fujita Kazuki、Tanaka Shinji、Kitamura Masato
  • 雑誌名: ChemCatChem 巻: 12 号: 22 ページ: 5613-5617
  • DOI: 10.1002/cctc.202001202
  • 査読あり
• [雑誌論文] CpRuII-chiral bisamidine complex catalyzed asymmetric Carroll-type decarboxylative allylation of β-keto allyl esters (2020)
  • 著者名/発表者名: Ogawa Shintarou、Miyata Kengo、Kawakami Sho、Tanaka Shinji、Kitamura Masato
  • 雑誌名: Tetrahedron 巻: 76 号: 7 ページ: 130888-130888
  • DOI: 10.1016/j.tet.2019.130888
  • 査読あり
• [雑誌論文] CpRu/Bronsted Acid-Catalyzed Enantioselective Dehydrative Cyclization of Pyrroles N-Tethered with Allylic Alcohols (2020)
  • 著者名/発表者名: Iwase Shoutaro、Suzuki Yusuke、Tanaka Shinji、Kitamura Masato
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 22 号: 5 ページ: 1929-1933
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.0c00290
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A Chiral Picolinic Acid Ligand, Cl-Naph-PyCOOH, for CpRu-Catalyzed Dehydrative Allylation: Design, Synthesis, and Properties (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Shinji、Suzuki Yusuke、Kimura Takahiro、Kitamura Masato
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 92 号: 10 ページ: 1707-1720
  • DOI: 10.1246/bcsj.20190134
  • NAID: 130007728635
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Water, an Essential Element for a ZnII‐Catalyzed Asymmetric Quinone Diels‐Alder Reaction: Multi‐Selective Construction of Highly Functionalized cis‐Decalins (2019)
  • 著者名/発表者名: Morimoto Kyosuke、Le Thien Phuc、Manna Sudipta Kumar、Kiran I. N. Chaithanya、Tanaka Shinji、Kitamura Masato
  • 雑誌名: Chemistry - An Asian Journal 巻: 14 号: 19 ページ: 3283-3290
  • DOI: 10.1002/asia.201900995
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Synthesis of the core structure of phalarine (2019)
  • 著者名/発表者名: Douki Kazuya、Shimokawa Jun、Kitamura Masato
  • 雑誌名: Organic & Biomolecular Chemistry 巻: 17 号: 7 ページ: 1727-1730
  • DOI: 10.1039/c8ob02320d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Short and Atom-Economic Enantioselective Synthesis of the σ1-Receptor Ligands (S)- and (R)-Fluspidine-Important Tools for Positron Emission Tomography Studies (2019)
  • 著者名/発表者名: Bunse Paul、Schlepphorst Christoph、Glorius Frank、Kitamura Masato、W?nsch Bernhard
  • 雑誌名: The Journal of Organic Chemistry 巻: 84 号: 21 ページ: 13744-13754
  • DOI: 10.1021/acs.joc.9b01882
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Rapid Entry into Biologically Relevant α,α-Difluoroalkylphosphonates Bearing Allyl Protection-Deblocking under Ru(II)/(IV)-Catalysis (2019)
  • 著者名/発表者名: Panigrahi Kaushik、Fei Xiang、Kitamura Masato、Berkowitz David B.
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 21 号: 24 ページ: 9846-9851
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.9b03707
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Bisamidine-Cu(I)-catalyzed C-Allylation of 1,3-Dicarbonyl Compounds with Simple Cyclic Alkenes Using Di-tert-butyl Peroxide (2018)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Shinji、Ramachandran Gunasekar、Hori Yohei、Kitamura Masato
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 47 号: 12 ページ: 1486-1489
  • DOI: 10.1246/cl.180741
  • NAID: 130007534810
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Revisiting the CuII-Catalyzed Asymmetric Friedel-Crafts Reaction of Indole with Trifluoropyruvate (2018)
  • 著者名/発表者名: Le Thien Phuc、Higashita Kazuyuki、Tanaka Shinji、Yoshimura Masahiro、Kitamura Masato
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 20 号: 22 ページ: 7149-7153
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.8b03086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanistic Study of the Ru-Catalyzed Asymmetric Hydrogenation of Nonchelatable and Chelatable tert-Alkyl Ketones Using the Linear Tridentate sp3P/sp3NH/sp2N-Combined Ligand PN(H)N: RuNH- and RuNK-Involved Dual Catalytic Cycle (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakane Satoshi、Yamamura Tomoya、Manna Sudipta Kumar、Tanaka Shinji、Kitamura Masato
  • 雑誌名: ACS Catalysis 巻: 8 号: 12 ページ: 11059-11075
  • DOI: 10.1021/acscatal.8b02671
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Synthesis of fluspidine via asymmetric NaBH4 reduction of silicon enolates of β-keto esters (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakane Satoshi、Yoshinaka Sho、Iwase Shoutaro、Shuto Yoshihiro、Bunse Paul、Wuensch Bernhard、Tanaka Shinji、Kitamura Masato
  • 雑誌名: Tetrahedron 巻: 74 号: 38 ページ: 5069-5084
  • DOI: 10.1016/j.tet.2018.04.005
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Enantio- and Diastereoselective Dehydrative “One-Step” Construction of Spirocarbocycles via a Ru/H+-Catalyzed Tsuji-Trost Approach (2017)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Suzuki, Namdev Vatmurge, Shinji Tanaka, Masato Kitamura
  • 雑誌名: Chemistry - An Asian Journal 巻: 12 号: 6 ページ: 633-637
  • DOI: 10.1002/asia.201700013
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of an Axially Chiral sp3P/sp3NH/sp2N-Combined Linear Tridentate Ligand―fac-Selective Formation of Ru(II) Complexes and Application to Ketone Hydrogenation
 (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomoya Yamamura, Satoshi Nakane, Yuko Nomura, Shinji Tanaka, Masato Kitamura*
  • 雑誌名: Tetrahedron 巻: 未定 号: 26 ページ: 3781-3789
  • DOI: 10.1016/j.tet.2016.02.007
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a Divergent Synthetic Route to the Erythrina Alkaloids: Asymmetric Syntheses of 8-Oxo-erythrinine, Crystamidine, 8-Oxo-erythraline, and Erythraline (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirotatsu Umihara, Tomomi Yoshino, Jun Shimokawa, Masato Kitamura, Tohru Fukuyama
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 55 号: 24 ページ: 6915-6918
  • DOI: 10.1002/anie.201602650
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enantioselective Total Synthesis of (+)-Hinckdentine A via a Catalytic Dearomatization Approach (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazuya Douki, Hiroyuki Ono, Tohru Taniguchi, Jun Shimokawa, Masato Kitamura, Tohru Fukuyama
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 138 号: 44 ページ: 14578-14581
  • DOI: 10.1021/jacs.6b10237
  • 査読あり
• [学会発表] Mechanistic Study on Intramolecular Asymmetric Dehydrative Allylation of Alcohols Catalyzed by CpRu Complex of Chiral 2-Pyridinecarboxylic Acid Ligand (2019)
  • 著者名/発表者名: 田中慎二, 鈴木悠介, 岩瀬翔太郎, 北村雅人
  • 学会等名: 20th Tetrahedron Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] CpRu-catalyzed Enantioselective Dehydrative Cyclization of Protic Nucleophile tethered Allylic Alcohols -From Allyl Protecting Group Chemistry to Tsuji-Trost-type Allylation- (2019)
  • 著者名/発表者名: 北村雅人
  • 学会等名: 27th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mechanistic Insight into fac-PN(H)N-Ru Catalyzed Asymmetric Hydrogenation of tert-Alkyl Ketones (2019)
  • 著者名/発表者名: 中根智志, 田中慎二, 北村雅人
  • 学会等名: 第66回有機金属化学討論会
• [学会発表] 辻-トロスト反応の新展開 (2019)
  • 著者名/発表者名: 北村雅人
  • 学会等名: 岡山大学大学院自然科学研究科講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 辻-トロスト反応の新展開 (2019)
  • 著者名/発表者名: 北村雅人
  • 学会等名: 北海道大学大学院工学研究院講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 環境負荷低減型「触媒的不斉辻・トロスト反応」の開発に向けて (2019)
  • 著者名/発表者名: 北村雅人
  • 学会等名: 第2回グリーン合成&触媒 名古屋シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 脱水型触媒的不斉 Tsuji-Trost 反応の機構解明研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 北村雅人
  • 学会等名: 新学術領域研究「精密制御反応場」 第6回公開シンポジウム
• [学会発表] Dehydrative Tsuji-Trost-type Allylation Using CpRu/Broensted Acid Combined Catalyst: Mechanism (2019)
  • 著者名/発表者名: 北村雅人
  • 学会等名: The 8th Kansai-CMDS Meeting on OMCOS at Seoul
• [学会発表] PNN-Ru-DMSO錯体を触媒に用いるケトン類の不斉水素化の機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 北村雅人
  • 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] Donor-Acceptor Bifunctional Catalyst ―From DAIB-Zn to Ru/Broensted Acid Combined Catalyst― (2018)
  • 著者名/発表者名: 北村雅人
  • 学会等名: International Symposium on Pure&Applied Chemistry 2018
• [学会発表] ドナー・アクセプター二官能性触媒の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 北村雅人
  • 学会等名: 京都大学大学院理学研究科有機合成化学研究室 大学院講義
• [学会発表] Chemistry In JAPAN (2018)
  • 著者名/発表者名: 北村雅人
  • 学会等名: Islom Karimov Nomidagi Toshkent Davlat Texnika Universiteti
• [学会発表] Donor-Acceptor Bifunctional Catalyst ―From DAIB-Zn to Ru/Broensted Acid Combined Catalyst― (2018)
  • 著者名/発表者名: 北村雅人
  • 学会等名: Bristol-Myers Squibb講演会
• [学会発表] Donor-Acceptor Bifunctional Catalyst ―From DAIB-Zn to Ru/Broensted Acid Combined Catalyst― (2018)
  • 著者名/発表者名: 北村雅人
  • 学会等名: Columbia University 講演会
• [学会発表] ビスアミジン型sp2N系二座配位子の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 北村雅人
  • 学会等名: 講演会(
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2016-09-19
  • 招待講演
• [学会発表] ヒンクデンチンAの不斉全合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 道木和也、小野裕之、下川 淳、福山 透、北村雅人
  • 学会等名: 第58回天然有機化合物討論会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2016-09-14
  • 招待講演
• [学会発表] アリル化・脱アリル化―ルテニウム/ブレンステッド酸 混合触媒― (2016)
  • 著者名/発表者名: 北村雅人
  • 学会等名: 講演会「有機金属化学の大潮流」
  • 発表場所: 分子科学研究所
  • 年月日: 2016-09-02
  • 招待講演