• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

生体反応中間体によるπ結合活性化を基盤とする多連続複素環骨格の一挙構築

研究課題

研究課題/領域番号 22K05063
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分33010:構造有機化学および物理有機化学関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

鍬野 哲  東京工業大学, 理学院, 助教 (50733531)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワードヨウ化セレネニル / 生体反応中間体 / セレノ環化反応 / 窒素求核型連続環化反応 / セレノ官能基化 / ポリエン環化 / 連続環化反応 / セレン / ヨウ素 / 生体必須超微量元素
研究開始時の研究の概要

生体必須超微量元素であるセレンとヨウ素を含む酵素反応活性種ヨウ化セレネニルは、人工系では不安定な化合物である。所属研究室では独自に開発したキャビティ型分子骨格を用い、ヨウ化セレネニルを安定に合成・単離することに成功している。本研究では、生体機能で鍵因子となっている高周期典型元素間(セレン-ヨウ素)結合の特性の解明と、ヨウ化セレネニルの高いπ結合親和性を活かす窒素求核型ポリエン環化反応の開発を行う。

研究実績の概要

前年度の研究では、生体反応の活性中間体ヨウ化セレニネルと単純オレフィンとの反応についてその平衡挙動を調査し、得られた熱力学パラメーターを基に環状オレフィンに対する酸素求核剤と窒素求核剤の導入反応を開発した。本年度は、更なる展開として、窒素求核部位をもつポリエンの連続環化反応を検討した。窒素求核部位をもつポリエンの連続環化反応は、多くの報告がある酸素求核部位や炭素求核部位をもつポリエンの環化反応に比べて圧倒的に例が少なく、難易度の高い分子変換である。また、窒素求核部位をもつポリエンの連続環化反応に成功した報告の多くは強酸を用いたプロト環化反応であり、環化体からの更なる誘導化に課題を残している。窒素求核部位の保護基もトシル基に限定されている。はじめに、アセチル基をもつポリエンに対し、末端オレフィンの活性化剤として単離したヨウ化セレニネルを加え、連続環化反応の溶媒と反応温度を検討した。種々の検討の結果、アセトニトリル/ジクロロメタンコン溶媒を用い、還流温度で反応を行うことで、目的の連続環化体が単一のジアステレオマーとして中程度の収率で得られることを見出した。連続環化体の相対立体配置は単結晶X線構造解析により決定した。また、反応促進のための求電子性ハロゲン化剤を検討し、N-ヨードスクシニミドが最適であった。窒素上の置換基については、アセチル基に加え、Boc基、Fmoc基、Alloc基、Teoc基といったカルバメート系保護基が適用可能であった。官能基許容性については、強酸を用いたプロト環化反応の反応条件では共存が困難なヒドロキシ基やカルボニル基が共存可能であった。ベンゼン環上に電子供与基や電子吸引基をもつ基質も適用可能であった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

生体反応中間体であるヨウ化セレネニルを用いたπ結合の活性化を基盤とし、既存の反応剤では困難であった窒素求核型セレノ連続環化反応を開発したため。また、トシル基に限定されていた窒素上の置換基について、強酸に弱いBoc基をはじめ、様々なカルバメート系保護基が適用可能であることを明らかにしたため。

今後の研究の推進方策

セレノ連続環化反応で導入したセレニド部位を足掛かりに、連続環化体からの更なる分子変換について検討する。酸化的な脱セレン化反応によるオレフィン体への変換では、オレフィン体と共に生成するセレネン酸の回収を検討する。一般的にセレネン酸は不安定化学種であり、速やかに二分子間反応を経て失活するが、所属研究室で開発した立体保護基を活用することで長寿命化が期待される。また、セレネン酸からヨウ化セレネニルへの変換を検討し、ヨウ化セレネニルの回収・再利用を行う。最終的に、セレノ連続環化反応と酸化的脱セレン化を組み合わせることで、これまでに例のないヨウ化セレネニルの触媒化を検討する。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2024 2023 2022

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 (7件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Efficient oxyselenation and aminoselenation utilizing a selenenyl iodide based on the characteristic thermodynamics of its reaction with olefins2023

    • 著者名/発表者名
      Satoru Kuwano, Erika Takahashi, Jun Kikushima, Shohei Sase, Kei Goto
    • 雑誌名

      New Journal of Chemistry

      巻: 47 号: 20 ページ: 9569-9574

    • DOI

      10.1039/d2nj06346h

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modeling Selenoprotein Se-Nitrosation: Synthesis of a Se-Nitrososelenocysteine with Persistent Stability2023

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Masuda, Satoru Kuwano, Kei Goto
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 145 号: 26 ページ: 14184-14189

    • DOI

      10.1021/jacs.3c03394

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Oxy- and aminoselenation of alkenes utilizing an isolable selenenyl iodide2022

    • 著者名/発表者名
      Satoru Kuwano, Erika Takahashi, Kazuaki Ebisawa, Yo Ishikawa, Shohei Sase, Kei Goto
    • 雑誌名

      Mendeleev Communications

      巻: 32 ページ: 80-82

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] グルタチオンペルオキシダーゼ触媒サイクルのバイパス機構中間体に関するモデル研究2024

    • 著者名/発表者名
      鍬野 哲、増田 涼介、後藤 敬
    • 学会等名
      第7回日本セレン研究会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Model Study on the Catalytic Cycle of Iodothyronine Deiodinases Utilizing Selenocysteine-Containing Tripeptides2023

    • 著者名/発表者名
      Satoru Kuwano, Ryosuke Masuda, Kei Goto
    • 学会等名
      The Interface of Chalcogen Chemistry and Biology
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] アルケンへのヨウ化セレネニルの付加における熱力学的パラメーターの導出とセレノ官能基化反応の開発2023

    • 著者名/発表者名
      鍬野 哲, 菊島 潤, 髙橋 絵里歌, 仲田 孝明, 佐瀬 祥平, 後藤 敬
    • 学会等名
      第84回 関東支部 東京農工大シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 安定なセレノシステインヨウ化セレネニルを活用した 甲状腺ホルモン活性化酵素作用機序に関するモデル研究2023

    • 著者名/発表者名
      鍬野 哲・増田 涼介・菊島 潤・後藤 敬
    • 学会等名
      第26回ヨウ素学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 単離可能なヨウ化セレネニルを用いるアルケンのオキシセレン化およびアミノセレン化反応2022

    • 著者名/発表者名
      鍬野 哲、髙橋 絵里歌、石川 陽、菊島 潤、佐瀬 祥平、後藤 敬
    • 学会等名
      第25回ヨウ素学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] NMR Study of a Reaction of an Isolable Selenenyl Iodide with an Alkene and Its Application to Oxyselenation and Aminoselenation2022

    • 著者名/発表者名
      Satoru Kuwano, Erika Takahashi, Jun Kikushima, Yo Ishikawa, Shohei Sase, Kei Goto
    • 学会等名
      The 5th International Symposium on Halogen Bonding (ISXB5)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヨウ化セレネニルのアルケンに対する反応性解明とカスケード環化反応への応用2022

    • 著者名/発表者名
      菊島 潤、髙橋 絵理歌、仲田 孝明、鍬野 哲、佐瀬 祥平、後藤 敬
    • 学会等名
      第49回有機典型元素化学討論会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi