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分子状酸素を用いた銅触媒C(sp3)-H結合官能基化反応の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K16309
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分47010:薬系化学および創薬科学関連
研究機関東北大学

研究代表者

熊田 佳菜子  東北大学, 薬学研究科, 助教 (30748504)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード炭素-水素結合官能基化 / 複素環化合物 / 銅触媒 / 分子状酸素 / イソインドリノン / ベンゾラクトン / ラクトン / 有機化学 / C-H官能基化 / 遷移金属 / 酸化反応
研究開始時の研究の概要

様々な有機化合物に遍在するC(sp3)-H結合を遷移金属触媒により直截的に官能基化する反応は,アトムエコノミー・ステップエコノミーに優れた有用な手法である.今回申請者は,銅と酸素分子から形成されるcopper oxo錯体を用いることで,分子状酸素を酸化剤としたC(sp3)-H結合官能基化反応を開発する.本反応の実現によって,効率的かつ環境調和性に優れた有機合成が可能となり,革新的な化学プロセスが構築されることで,医学・薬学・材料科学等の広範な分野に大きく貢献できる.

研究成果の概要

様々な有機化合物に遍在するC(sp3)-H結合を遷移金属触媒により直截的に官能基化する反応は,アトムエコノミー・ステップエコノミーに優れた有用な手法である.しかしながらこれまでの報告は,金属や超原子価ヨウ素,過酸化物等の酸化剤を当量以上用いており,安価な試薬を用いた廃棄物を出さない新規化学プロセスの開発が求められている.今回申請者は,銅と酸素分子から形成される copper oxo 錯体を用いることで,分子状酸素を酸化剤としたC(sp3)-H結合官能基化による新規複素環骨格構築法の開発を行い,3-ヒドロキシイソインドリノンやベンゾラクトンが合成できることを見出した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

分子状酸素を酸化剤として用いたC(sp3)-H結合の官能基化により,複素環化合物である3-ヒドロキシイソインドリノンやベンゾラクトンの実用的な合成法を確立することができた.本手法は今後様々な複素環骨格構築法に応用していくことができると考えている.また,本研究成果により,直截的に生理活性物質や機能性材料の基本骨格として多く存在する複素環化合物を効率的かつ環境調和的に合成することが可能になると考えられ,医学・薬学・材料科学等の広範な分野に大きく貢献できる.

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] NaH-mediated direct C-H arylation in the presence of 1,10-phenanthroline2020

    • 著者名/発表者名
      Kanako Nozawa-Kumada, Yuki Iwakawa, So Onuma, Masanori Shigeno, and Yoshinori Kondo
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 56 号: 56 ページ: 7773-7776

    • DOI

      10.1039/d0cc00730g

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Di-tert-butyl Peroxide (DTBP)-Mediated Oxysilylation of Unsaturated Carboxylic Acids for the Synthesis of Silyl Lactones2020

    • 著者名/発表者名
      Kanako Nozawa-Kumada, Takuto Ojima, Moeto Inagi, Masanori Shigeno, and Yoshinori Kondo
    • 雑誌名

      Org. Lett.

      巻: 22 号: 24 ページ: 9591-9596

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.0c03640

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Copper‐Catalyzed Oxidative Benzylic C(sp3)-H Cyclization for the Synthesis of β‐Lactams2020

    • 著者名/発表者名
      Nozawa‐Kumada Kanako、Saga Satoshi、Matsuzawa Yuta、Hayashi Masahito、Shigeno Masanori、Kondo Yoshinori
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 26 号: 20 ページ: 4496-4499

    • DOI

      10.1002/chem.201905777

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transition‐Metal‐Free Trifluoromethylation of Benzyl Bromides Using Trifluoromethyltrimethylsilane and CsF in 1,2‐Dimethoxyethane2020

    • 著者名/発表者名
      Nozawa-Kumada Kanako、Osawa Sayuri、Ojima Takuto、Noguchi Koto、Shigeno Masanori、Kondo Yoshinori
    • 雑誌名

      Asian Journal of Organic Chemistry

      巻: 9 号: 5 ページ: 765-768

    • DOI

      10.1002/ajoc.202000124

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 遷移金属触媒及び系内発生塩基を利用した炭素-水素結合官能基化反応の開発2019

    • 著者名/発表者名
      Nozawa-Kumada Kanako
    • 雑誌名

      薬学雑誌

      巻: 139 号: 10 ページ: 1243-1251

    • DOI

      10.1248/yakushi.19-00146

    • NAID

      130007721897

    • ISSN
      0031-6903, 1347-5231
    • 年月日
      2019-10-01
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Super electron donor-mediated reductive desulfurization reactions2019

    • 著者名/発表者名
      Nozawa-Kumada Kanako、Ito Shungo、Noguchi Koto、Shigeno Masanori、Kondo Yoshinori
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 55 号: 86 ページ: 12968-12971

    • DOI

      10.1039/c9cc06775b

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 炭素-水素結合官能基化による直截的な有機合成反応の研究2021

    • 著者名/発表者名
      熊田 佳菜子
    • 学会等名
      第4回東北大学紫千代萩賞授賞式・受賞講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 水素化ナトリウムによる一電子移動を介した芳香族および脂肪族臭素化物とアルケンとのカップリング反応2021

    • 著者名/発表者名
      小沼 蒼,岩河 悠希,熊田 佳菜子,根東 義則
    • 学会等名
      日本薬学会第141年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 窒素ラジカルを経由する分子内 C(sp2)-H 結合アミノ化反応の開発2021

    • 著者名/発表者名
      林 雅人,熊田 佳菜子,根東 義則
    • 学会等名
      日本薬学会第141年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 分子状酸素を用いた酸化的ベンジル位C(sp3)-H結合官能基化によるラクトン骨格構築法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      小野 可南子,黒須 智,熊田 佳菜子,根東 義則
    • 学会等名
      日本薬学会第141年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 水素化ナトリウムを用いた還元的 C-S 結合切断反応の開発2021

    • 著者名/発表者名
      熊野 征行,野口 小都,熊田 佳菜子,根東 義則
    • 学会等名
      日本薬学会第141年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] HSiEt3/I2を用いたアルキンのヨード水素化及び(Z)-選択的還元反応の開発2020

    • 著者名/発表者名
      野口 小都,熊田 佳菜子,根東 義則
    • 学会等名
      第31回万有仙台シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 分子状酸素を用いた銅触媒 C(sp3)-H 結合官能基化による 3-ヒドロキシイソインドリノン合成法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      松澤 雄太,黒須 智,熊田 佳菜子,根東 義則
    • 学会等名
      第58回日本薬学会東北支部大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] HSiEt3/I2 を用いたアルキンのヨード水素化及び触媒的還元反応による(Z)-アルケン合成法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      野口 小都,熊田 佳菜子,根東 義則
    • 学会等名
      第58回日本薬学会東北支部大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Copper-Catalyzed Oxidative C(sp3)-H Functionalization for the Synthesis of Heterocycles2019

    • 著者名/発表者名
      Kanako Nozawa-Kumada, Satoshi Kurosu, Yuta Matsuzawa, Satoshi Saga, Yoshinori Kondo
    • 学会等名
      27th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Copper-catalyzed oxidative C (sp3)-H functionalization for the synthesis of heterocycles2019

    • 著者名/発表者名
      Kanako KUMADA, Yoshinori KONDO
    • 学会等名
      第47回 内藤コンファレンス
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子状酸素を用いた銅触媒C(sp3)-H結合酸素官能基化反応の開発2019

    • 著者名/発表者名
      松澤雄太,熊田佳菜子,根東義則
    • 学会等名
      創薬懇話会2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] HSiEt3/I2を用いたアルキンの触媒的還元反応による(Z)-アルケン合成法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      野口小都,熊田佳菜子,根東義則
    • 学会等名
      創薬懇話会2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 有機超電子供与剤を用いたニトロベンゼン類及びジチアン類の還元反応の開発2019

    • 著者名/発表者名
      熊田 佳菜子,安部瑛里奈,伊藤峻吾,野口小都,根東義則
    • 学会等名
      第17回次世代を担う有機化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2022-01-27  

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