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官能基化と骨格構築を同時実現する遷移金属触媒反応の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K08205
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 化学系薬学
研究機関千葉大学

研究代表者

荒井 秀  千葉大学, 大学院薬学研究院, 准教授 (20285224)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード遷移金属触媒 / アレン / ニッケル / コバルト / 選択的化学合成 / 環化付加反応 / アルカロイド / 環化反応 / シアノ化 / 合成化学 / 触媒反応 / 有機化学 / ヘテロ環
研究成果の概要

医薬品の多くは複素環構造を有する。それらを簡便合成するためには関係性と官能基化を同時に行う新手法の開発が急務と考え、研究に着手した。ニッケルやコバルトなどの触媒を用いて、様々な新規複素環合成法の開発に成功した。
ニッケル触媒では、アレンの反応性に着眼した位置・立体選択的環化付加反応を開発した。[2+2+2], [4+2], [2+2]環化反応の開発にそれぞれ成功し、従来の手法では合成し得ない複雑な炭素骨格を1工程で合成した。計算科学によって、反応機構や選択性発現を明らかにし、今後の研究展開に有用な知見を得た。
コバルト触媒反応では、新規な炭素ラジカル発生法と芳香環への付加反応の開発に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、医薬品に頻繁に見られる複素環化合物を簡単かつ迅速に組み上げる新技術を確立した。安価なニッケル触媒を用いて2環性構造を1工程で創ることに成功し、コバルト触媒系では、芳香族化合物を直接利用して環状分子を構築する新手法の開発に成功した。いずれの手法も、実用性が高く環境調和性にも優れている。本手法を用いて、医薬農薬や生命科学研究に用いられる生物活性分子の簡便供給に有用と考えられる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 14件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Cobalt-catalyzed hydrocyanation and hydroarylation of enamines2019

    • 著者名/発表者名
      Arai Shigeru、Sato Yuichi、Ito Natsuki、Nishida Atsushi
    • 雑誌名

      Tetrahedron Letters

      巻: 60 号: 51 ページ: 151314-151314

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2019.151314

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nickel-catalyzed [2+2] cycloaddition reaction using bisallenes2019

    • 著者名/発表者名
      Arai Shigeru、Kawata Yuna、Amako Yuka、Nishida Atsushi
    • 雑誌名

      Tetrahedron Letters

      巻: 60 号: 43 ページ: 151168-151168

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2019.151168

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regioselective [2+2+2] Cycloaddition Reaction Using Allene‐ynes with Simple Allenes under Nickel Catalysis2019

    • 著者名/発表者名
      Arai Shigeru、Izaki Arisa、Amako Yuka、Nakajima Masaya、Uchiyama Masanobu、Nishida Atsushi
    • 雑誌名

      Advanced Synthesis & Catalysis

      巻: 361 号: 21 ページ: 4882-4887

    • DOI

      10.1002/adsc.201900719

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cobalt-catalyzed cyclization with the introduction of cyano, acyl and aminoalkyl groups.2019

    • 著者名/発表者名
      Hori, H.; Arai, S.; Nishida, A.
    • 雑誌名

      Org. Biomol. Chem.

      巻: 17 号: 19 ページ: 4783-4788

    • DOI

      10.1039/c9ob00637k

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nickel-catalyzed regioselective hydrocyanation of terminal alkynes by assistance of a tosyl group2019

    • 著者名/発表者名
      Arai Shigeru、Nakazawa Koichi、Yang Xiao-fei、Nishida Atsushi
    • 雑誌名

      Tetrahedron

      巻: 75 号: 17 ページ: 2482-2485

    • DOI

      10.1016/j.tet.2019.03.019

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nickel-catalyzed Hydrocyanation of Allenes and Its Application2019

    • 著者名/発表者名
      Arai, S.
    • 雑誌名

      Chem. Pharm. Bull.

      巻: 67 ページ: 397-403

    • NAID

      130007641016

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ニッケル触媒を用いる炭素―炭素多重結合へのヒドロシアノ化反応とその応用2019

    • 著者名/発表者名
      荒井秀、天児由佳、堀弘人、西田篤司
    • 雑誌名

      有機合成化学協会誌

      巻: 77 ページ: 341-349

    • NAID

      130007625042

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cobalt-catalyzed cyclization with the introduction of cyano, acyl and aminoalkyl groups2019

    • 著者名/発表者名
      Hori, H.; Arai, S.; Nishida
    • 雑誌名

      Org. Biomol. Chem.

      巻: 17

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 2.Cu-catalyzed regio- and stereoselective sulfonylation of multi-substituted allenes2019

    • 著者名/発表者名
      Arai, S.; Matsumoto, K.; Nishida, A.
    • 雑誌名

      Tetrahedron

      巻: 75 号: 9 ページ: 1145-1148

    • DOI

      10.1016/j.tet.2018.12.031

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 3.Formal Synthesis of (±)-Quebrachamine through regio- and stereoselective hydrocyanation of arylallene2018

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto, K.; Arai, S.; Nishida, A.
    • 雑誌名

      Tetrahedron

      巻: 75 号: 23 ページ: 2865-2870

    • DOI

      10.1016/j.tet.2018.04.044

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ランドリン及び類縁体の全合成2018

    • 著者名/発表者名
      荒井秀、中島誠也、西田篤司
    • 雑誌名

      有機合成化学協会誌

      巻: 76 ページ: 668-677

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Olefin-Migrative Cleavage of Cyclopropane Rings through the Nickel-Catalyzed Hydrocyanation of Allenes and Alkenes2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroto Hori, Shigeru Arai, Atsushi Nishida
    • 雑誌名

      Adv. Synth. Catal.

      巻: 359 号: 7 ページ: 1170-1176

    • DOI

      10.1002/adsc.201601400

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Transfer of axial chirality through the nickel- catalysed hydrocyanation of chiral allenes2017

    • 著者名/発表者名
      Yuka Amako, Shigeru Arai, Atsushi Nishida
    • 雑誌名

      Organic & Biomolecular Chemistry

      巻: 15 号: 7 ページ: 1612-1617

    • DOI

      10.1039/c7ob00047b

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Total Synthesis of Lundurine and Related Alkaloids2017

    • 著者名/発表者名
      Arai Shigeru、Nakajima Masaya、Nishida Atsushi
    • 雑誌名

      The Alkaloids: Chemistry and Biology

      巻: 78 ページ: 167-204

    • DOI

      10.1016/bs.alkal.2017.01.001

    • NAID

      130007403451

    • ISBN
      9780128120958
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Synthesis of Nitrogen Heterocycles under Nickel Catalysis: Reaction Development and Its Application2019

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Arai
    • 学会等名
      27th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress, Japan (Kyoto)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ni触媒を用いたビニルアレンに分子内環化付加反応の開発2019

    • 著者名/発表者名
      稲垣早紀
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会(千葉)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 含窒素環状化合物の設計・合成・応用2018

    • 著者名/発表者名
      荒井秀
    • 学会等名
      日本薬学会第138年会(金沢)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ビニルアレンを用いるニッケル触媒[4+2]環化付加反応2018

    • 著者名/発表者名
      稲垣早紀
    • 学会等名
      第75回有機合成化学協会関東支部シンポジウム(千葉大シンポジオウム)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 含窒素環状化合物の設計・合成・応用2018

    • 著者名/発表者名
      荒井秀
    • 学会等名
      日本薬学会第138年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] アレンの特性を利用する複素環合成2017

    • 著者名/発表者名
      荒井秀、天児由佳、井崎亜理紗、堀弘人、松本光希、稲垣早紀、西田篤司
    • 学会等名
      第47回複素環化学討論会(高知)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Total Synthesis of Kopsia Alkaloids:2017

    • 著者名/発表者名
      Shigeru Arai, Masaya Nakajima, Atsushi Nishida
    • 学会等名
      26th International Conference of Heterocyclic Chemistry
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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