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アクリル酸エステル・オリゴペプチドの革新的触媒低温縮合法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K20559
研究種目

挑戦的研究(開拓)

配分区分基金
審査区分 中区分33:有機化学およびその関連分野
研究機関名古屋大学

研究代表者

石原 一彰  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40221759)

研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
25,740千円 (直接経費: 19,800千円、間接経費: 5,940千円)
2022年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2021年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
2020年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
キーワードアミド / ペプチド / エステル交換反応 / 固体触媒 / メタクリル酸エステル / アクリル酸エステル / 脱水縮合反応 / 触媒 / エステル / アクリル酸
研究開始時の研究の概要

α,β-不飽和カルボン酸由来のエステルは、近年、電子材料分野におけるUV硬化系の増大とともにモノマーの需要と高純度化の要求が高まっている。創薬の分野ではペプチド抗体医薬に注目が集まっている。このように益々需要が増しているα,β-不飽和カルボン酸エステルやペプチドではあるが、これらの合成に適用できる合成技術は限られており、α,β-不飽和カルボン酸エステル合成触媒にはMichael反応や重合反応の抑制が、ペプチド合成触媒にはエピ化の抑制とペプチドの難溶解性の克服が求められる。これらの合成に必要な触媒開発にはこれまでの学術の体系や方向を大きく変革・転換させるようなブレイクスルーが絶対的に必要である。

研究成果の概要

我々はメタクリル酸エスエル合成用の触媒として、6,6'-(プロパン-2,2-ジイル)ビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェノール)のNa塩を、アクリル酸エステル合成用の触媒としてそのMg塩を開発しその反応機構を明らかにした。また、安価なホウ酸と2,2-ジフェニル-2-ヒドロキシカルボン酸および2,2-ビス(トリフルオロメチル)-2-ヒドロキシカルボン酸の1:1混合物からin situで調製されるホウ素触媒に高い触媒活性があることを見出した。現在、基質適用範囲および触媒活性種の構造決定に向けた研究を続けている。単純構造を有するアミドのみならず、ジペプチドの合成にも適用できることがわかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

(メタ)アクリル酸エステルはプラスチック原料として大量に合成されているものの、その多種多様なアルコール由来の不飽和エステルの効率的な合成方法の開発については、今なお各企業が凌ぎを削っている。また、アミドやペプチドは医薬品や機能性有機材料として重要であり、その効率的な合成方法の開発が強く望まれている。特にペプチド合成において、触媒の例はオリゴペプチドの合成に限られており、長鎖のペプチド合成には縮合剤を用いる方法があるのみである。縮合剤の使用は廃棄物を大量に産むため、大きな問題となっている。今回、まだ十分とは言えないものの、これらの物質を効率よく合成するための新しい触媒を開発できた意義は大きい。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件) 備考 (2件) 産業財産権 (4件)

  • [雑誌論文] Bulky magnesium(II) and sodium(I) bisphenoxide catalysts for chemoselective transesterification of methyl (meth)acrylates2023

    • 著者名/発表者名
      Xue Zhao, Manussada Ratanasak, Kazumasa Kon, Jun-ya Hasegawa* and Kazuaki Ishihara*
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 14 号: 3 ページ: 566-572

    • DOI

      10.1039/d2sc05413b

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Insight into the Mechanism of the Acylation of Alcohols with Acid Anhydrides Catalyzed by Phosphoric Acid Derivatives2021

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Hiroyuki、Yasukochi Shotaro、Sakamoto Tatsuhiro、Hatano Manabu、Ishihara Kazuaki
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 86 号: 7 ページ: 5197-5212

    • DOI

      10.1021/acs.joc.1c00102

    • NAID

      120007175365

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemoselective Transesterification of Methyl (Meth)acrylates Catalyzed by Sodium(I) or Magnesium(II) Aryloxides2020

    • 著者名/発表者名
      Ng Jie Qi、Arima Hiro、Mochizuki Takuya、Toh Kohei、Matsui Kai、Ratanasak Manussada、Hasegawa Jun-Ya、Hatano Manabu、Ishihara Kazuaki
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 11 号: 1 ページ: 199-207

    • DOI

      10.1021/acscatal.0c04217

    • NAID

      120007181814

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Highly Effective 1,3,2-Dioxaborolan-4-one Catalyst for Dehydrative Condensation of Carboxylic Acids with Amines2023

    • 著者名/発表者名
      ○Qianchun Huang, Shuhei Ohmura, Kazuaki Ishihara
    • 学会等名
      The 103rd CSJ Annual Meeting (2023)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Magnesium(II) and Sodium(I) Bisphenoxide Catalysts for Transesterification of Methyl (Meth)acrylate and Their Reaction Mechanisms2023

    • 著者名/発表者名
      ○Kazumasa Kon, Xue ZHAO, Manussada RATANASAK, Chie Jyoko, Jyun-ya Hasegawa, Kazuaki Ishihara
    • 学会等名
      The 103rd CSJ Annual Meeting (2023)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Bulky magnesium(II) and sodium(I) bisphenoxide catalysts for chemoselective transesterification of methyl (meth)acrylates (メチル(メタ)アクリレートの化学選択的エステル交換反応に有効な嵩高いマグネシウム(II)及びナトリウム(I)ビスフェノキシド触媒)2022

    • 著者名/発表者名
      ○Xue Zhao、Kazuaki Ishihara
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 真に環境に優しい触媒的有機合成反応を目指して2021

    • 著者名/発表者名
      ○石原一彰
    • 学会等名
      第13回先端化学知の社会実装コロキウム(主催:理工・重点研究領域 先端化学知の社会実装研究所)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 【触媒の匠工房】環境に優しい触媒をデザインして、化学反応を自在に操る2021

    • 著者名/発表者名
      ○石原一彰
    • 学会等名
      テクノフェア名大2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 環境に配慮した先進的機能触媒の開発を目指して2021

    • 著者名/発表者名
      ○石原一彰
    • 学会等名
      名大鏡友会講演会(理事長:西山久雄名誉教授)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Catalytic selective transesterification reaction of methyl acrylates and methyl metahcrylates2021

    • 著者名/発表者名
      ○Kazuaki Ishihara
    • 学会等名
      Pacifichem 2021 (Development of New Reactions and Technologies Adaptable to Process Chemistry (#366), Symposium organizers: S. Akai, T. Akiyama, Y. Hsiao, O. Onomura, H. Sajiki, S. You)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chemoselective Transesterification of Methyl (Meth)acrylates Catalyzed by Sodium(I) or Magnesium(II) Aryloxides2021

    • 著者名/発表者名
      Jie Qi Ng, Hiro Arima, Takuya Mochizuki, Kohei Toh, Kai Matsui, Manussada Ratanasak, Jun-Ya Hasegawa, Manabu Hatano, ◯Kazuaki Ishihara
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ホウ酸を脱水縮合触媒に用いる効率的ペプチド合成2021

    • 著者名/発表者名
      ◯石川達也、石原一彰
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] リン酸系触媒と酸無水物を用いるアルコールのアシル化の反応機構解明2021

    • 著者名/発表者名
      ◯林寛之、安河内章太郎、阪本竜浩、波多野学、石原一彰
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 石原一彰教授の研究室ホームページ

    • URL

      https://www.ishihara-lab.net/

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] K.ISHIHARA GROUP

    • URL

      https://www.ishihara-lab.net

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書 2020 実施状況報告書
  • [産業財産権] アミド化合物の製造方法2023

    • 発明者名
      石原一彰,大村修平
    • 権利者名
      石原一彰,大村修平
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2023-034654
    • 出願年月日
      2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [産業財産権] 金属フェノキシド化合物、エステル交換反応用触媒、およびカルボン酸エステルの製造方法2022

    • 発明者名
      石原一彰
    • 権利者名
      石原一彰
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2022-017891
    • 出願年月日
      2022
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [産業財産権] アミド及びペプチドの製造方法2021

    • 発明者名
      石原一彰
    • 権利者名
      国立大学法人東海国立大学機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2021-033966
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [産業財産権] エステル交換反応応用触媒、化合物の反応方法及び化合物の製造方法2020

    • 発明者名
      石原一彰,足立 正
    • 権利者名
      三菱ケミカル株式会社・国立大学法人東海国立大学機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-217052
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-08-03   更新日: 2024-01-30  

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