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多金属高活性反応場による低分子量分子ジョイント化学

公募研究

研究領域高難度物質変換反応の開発を指向した精密制御反応場の創出
研究課題/領域番号 16H01004
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関千葉大学

研究代表者

荒井 孝義  千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (80272483)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2017年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2016年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード触媒反応 / 不斉合成 / 複合金属錯体 / Mannich / 有機化学 / 触媒化学 / 不斉反応 / 錯体化学 / 触媒・化学プロセス / 反応有機化学 / 触媒的不斉合成
研究実績の概要

昨年度の研究において、新規な光学活性ホスホイミノビナフトール-パラジウム二核錯体を開発し、マロノニトリルとN-Bocイミンの触媒的不斉Mannich反応において高い触媒活性を見出した。本年度は、本知見を基盤として、種々のアルキルマロノニトリルを基質に用いた不斉Mannich反応ならびに触媒反応機構の解明を行った。光学活性アミノホスフィンと3,3’-ジホルミルビナフトールをエタノール中で脱水縮合させることで目的のホスホイミノビナフトール配位子(L1)と酢酸パラジウムから調製した錯体より単結晶を得ることに成功し、パラジウム二核錯体の構造をX線結晶構造解析によって明らかにした。本錯体を用いるマロノニトリルとN-Bocイミンの触媒的不斉Mannich反応では、マロノニトリル1分子にイミン2分子が反応する過剰反応により化学収率が低下するため、アルキルマロノニトリル及びN-Bocイミンを用いて反応条件を精査したところクロロホルムを用いる反応条件において、高化学収率、高不斉収率にて目的の四級炭素を有する光学活性アミンを得ることに成功した。
活性メチレンを有するマロノニトリルを用いる反応では、通常過剰反応によると思われる1:2生成物を比較的高収率に与えたことから、1:2生成物である1,3-ジアミンを主生成物として与える反応に研究を展開した。その結果、反応溶媒をジクロロメタンにし、マロノニトリルに対しN-Bocイミン2.5等量を加えることで、目的とする1,3-ジアミンを高収率、高不斉収率にて得ることに成功した。パラジウム二核錯体にのみ見出される高い触媒活性であることから、マロノニトリルが二つのパラジウム間で効果的に活性化されることが重要でることが示された。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (51件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (35件) (うち国際学会 6件、 招待講演 5件) 備考 (3件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] 光学活性イミダゾリジン含有ピンサー錯体を用いるプロトン-金属協調触媒反応の開発2018

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

      有機合成化学協会誌

      巻: 76 号: 1 ページ: 3-10

    • DOI

      10.5059/yukigoseikyokaishi.76.3

    • NAID

      130006313499

    • ISSN
      0037-9980, 1883-6526
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dinuclear PhosphoiminoBINOL-Pd Container for Malononitrile: Catalytic Asymmetric Double Mannich Reaction for Chiral 1,3-Diamine Synthesis2018

    • 著者名/発表者名
      Arai, T.; Sato, K.; Nakamura, A.; Makino, H.; Masu, H.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 837-837

    • DOI

      10.1038/s41598-018-19178-4

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Chiral Bis(imidazolidine)iodobenzene (I-Bidine) Organocatalyst for Thiochromane Synthesis Using an Asymmetric Michael/Henry Reaction2017

    • 著者名/発表者名
      Arai, T.; Suzuki, T.; Inoue, T.; Kuwano, S.
    • 雑誌名

      Synlett

      巻: 28 ページ: 122-127

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Catalytic Asymmetric Synthesis of Chiral 2-Vinylindole Scaffolds by Friedel-Crafts Reaction2017

    • 著者名/発表者名
      Arai, T.; Tsuchida, T.; Miyazaki, T.; Awata, A.
    • 雑誌名

      Org. Lett.

      巻: 19 号: 4 ページ: 758-761

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.6b03584

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Catalytic Asymmetric Mannich Reaction of Isatin-derived N-Boc Imines with Malononitrile by Bis(imidazolidine)-derived Pincer Rh Complex2017

    • 著者名/発表者名
      Arai, T.; Tosaka, T.; Kuwano, S.
    • 雑誌名

      ChemistrySelect

      巻: 2 号: 24 ページ: 7368-7371

    • DOI

      10.1002/slct.201701444

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chiral Bis(imidazolidine)iodobenzene (I-Bidine) Organocatalyst for Thiochromane Synthesis Using an Asymmetric Michael/Henry Reaction.2017

    • 著者名/発表者名
      Arai, T.; Suzuki, T.; Inoue, T.; Kuwano, S.
    • 雑誌名

      Synlett

      巻: 28 号: 01 ページ: 122-127

    • DOI

      10.1055/s-0036-1588614

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Catalytic Asymmetric [3+2]-Cycloaddition for Stereodivergent Synthesis of Chiral Indolyl-pyrrolidines.2016

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Arai, Chihiro Tokumitsu, Tomoya Miyazaki, Satoru Kuwano, Atsuko Awata.
    • 雑誌名

      Organic & Biomolecular Chemistry

      巻: 14 号: 5 ページ: 1831-1839

    • DOI

      10.1039/c5ob02278a

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Asymmetric Hydrogenation of Unprotected Indoles Catalyzed by η6-Arene/N-Me-sulfonyldiamine-Ru(II) Complexes.2016

    • 著者名/発表者名
      Touge, T.; Arai T.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 138 号: 35 ページ: 11299-11305

    • DOI

      10.1021/jacs.6b06295

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Catalytic Asymmetric Synthesis of 3-Indolyl Methanamines Using Unprotected Indoles and N-Boc Imines under Basic Conditions.2016

    • 著者名/発表者名
      Arai, T.; Kakino, J.
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 55 号: 49 ページ: 15263-15267

    • DOI

      10.1002/anie.201607679

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] PyBidine-Ni(OAc)2-Catalyzed Michael/Aldol Reaction of Methyleneindolinones and Thiosalicylaldehydes for Stereochemically Divergent Thiochromanyl-spirooxindoles.2016

    • 著者名/発表者名
      Arai, T.; Miyazaki, T.; Ogawa, H.; Masu, H.
    • 雑誌名

      Org. Lett.

      巻: 18 号: 22 ページ: 5824-5827

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.6b02783

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] キラル芳香族ボロン酸/N-メチルイミダゾール触媒系を用いるシス1,2-ジオールの不斉非対称化反応2018

    • 著者名/発表者名
      保坂 悠成・鍬野 哲・荒井 孝義
    • 学会等名
      日本化学会題98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 2-ヨードイミダゾリニウム塩を用いる2-ビニルインドールの活性化による[4+2]環化付加反応2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木 拓己・鍬野 哲・荒井 孝義
    • 学会等名
      日本化学会題98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光学活性アミノイミノフェノール-銅錯体を用いるエナンチオ選択的 3-ベンゾイルオキシピロロインドリン化合物の合成2018

    • 著者名/発表者名
      牧野 宏輝・飯田 圭介・荒井 孝義
    • 学会等名
      日本化学会題98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ヨウ素/窒素協同作用型触媒を用いるマロノニトリルのイミンへの不斉Mannich反応2018

    • 著者名/発表者名
      鍬野 哲・鈴木 拓己・荒井 孝義
    • 学会等名
      日本化学会題98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ビスイミダゾリジンピリジン配位子-金属触媒を用いるニトロアルケンとγ,δ-不飽和β-ケトエステルの不斉連続Michael反応2018

    • 著者名/発表者名
      飯守 結子・島田 拓弥・白杉 繭・馬 駿馬・荒井 孝義
    • 学会等名
      日本化学会題98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光学活性ホスホイミノビナフトール‐ならびにフェニルイミノビナフトール‐パラジウム錯体を用いる触媒的不斉Mannich反応2018

    • 著者名/発表者名
      中村 有優・佐藤 勝哉・荒井 孝義
    • 学会等名
      日本化学会題98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 求電子的インドールと2‐アミノフェニルα,β‐不飽和ケトンを用いる新規四環式インドリン化合物の合成2018

    • 著者名/発表者名
      島田 拓弥・荒井 孝義
    • 学会等名
      日本化学会題98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光学活性ビスアミノイミノビナフトール亜鉛三核錯体を用いる触媒的不斉ヨードラクトン化における触媒機能および非対称化への応用2018

    • 著者名/発表者名
      堀金 航大・亀井 優斗・山中 正浩・荒井 孝義
    • 学会等名
      日本化学会題98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Asymmetric Mannich reaction using bifunctinal electron-deficient iodobenzene/tert-amine combined catalyst2017

    • 著者名/発表者名
      KUWANO, Satoru; SUZUKI, Takumi; ARAI, Takayoshi
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 光学活性ビスイミダゾリジン‐ニッケル触媒を用いた新規ビスインドリルメタン化合物の高立体選択的合成2017

    • 著者名/発表者名
      登坂 拓也・荒井 孝義
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 新規光学活性イミダゾリンアミノ酸-銅触媒を用いるニトロアルケンとイミノエステルのexo-選択的不斉[3+2]環化付加反応2017

    • 著者名/発表者名
      島田 拓弥・徳光 千尋・藤原 絢香・荒井 孝義
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] PyBidine-Metal-Catalyzed Michael Reaction using Nitroalkenes2017

    • 著者名/発表者名
      MA, Junma; SHIRASUGI, Mayu; ARAI, Takayoshi
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Catalytic asymmetric reaction of indoles with imines using chiral NCN-pincer-type palladium complex2017

    • 著者名/発表者名
      KAKINO, Junki; ARAI, Takayoshi
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Catalytic Asymmetric Synthesis of Thiochromanyl-spirooxindoles Using Bis(imidazolidine)pyridine (PyBidine)-metal Complex2017

    • 著者名/発表者名
      MIYAZAKI, Tomoya; OGAWA, Hiroki; ARAI, Takayoshi
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Chiral Bis(imidazolidine)iodobenzene (I-Bidine) Organocatalyst for Thiochromane Synthesis Using Asymmetric Michael/Henry Reaction2017

    • 著者名/発表者名
      SUZUKI, Takumi; INOUE, Takahiro; KUWANO, Satoru; ARAI, Takayoshi
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] トリプタミンとN-Bocイミンを用いる3-アミノアルキルピロロインドリンの合成2017

    • 著者名/発表者名
      牧野 宏輝・荒井 孝義
    • 学会等名
      日本化学会 第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Halogen Bonding in Metal-catalyzed Asymmetric Halocyclization2017

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Arai
    • 学会等名
      The International Symposium on Pure & Applied Chemistry (ISPAC) 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of Chiral Halogen-Bonding-Donor/Organic Base Combined Catalyst and Application to Asymmetric Mannich Reaction2017

    • 著者名/発表者名
      Satoru Kuwano, Takumi Suzuki, Takayoshi Arai
    • 学会等名
      Chirality 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Chiral Bis(imidazolidine)-Derived NCN Pincer Metal Complex for Cooperative Asymmetric Catalysis2017

    • 著者名/発表者名
      Junki Kakino, Takuma Moribatake, Ikiyo Oka, ○Takayoshi Arai
    • 学会等名
      Chirality 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 光学活性イミダゾリジン含有ピンサー錯体を用いるプロトン‐金属協調触媒反応の開発2017

    • 著者名/発表者名
      荒井 孝義
    • 学会等名
      第50回有機金属若手の会夏の学校
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ハロゲン結合ドナー/有機塩基複合触媒を用いる不斉Mannich反応の開発と構造活性相関2017

    • 著者名/発表者名
      鍬野哲・鈴木拓己・荒井孝義
    • 学会等名
      第20回ヨウ素学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光学活性ビスアミノイミノビナフトール亜鉛三核錯体を用いる触媒的不斉ヨードラクトン化とその展開2017

    • 著者名/発表者名
      堀金航大・亀井優斗・山中正浩・荒井孝義
    • 学会等名
      第20回ヨウ素学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Catalytic Asymmetric Mannich Reaction of Isatin-derived N-Boc Imines with Malononitrile Using Halogen Bonding-donor/Organic Base Combined Catalyst2017

    • 著者名/発表者名
      Satoru Kuwano, Takumi Suzuki, Takayoshi Arai
    • 学会等名
      The 8th International Meeting on Halogen Chemistry (HALCHEM VIII)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dimerization of 2-Vinylindoles Catalysed by Cationic Halogen-Bonding Donors2017

    • 著者名/発表者名
      Takumi Suzuki, Satoru Kuwano, Takayoshi Arai
    • 学会等名
      The 8th International Meeting on Halogen Chemistry (HALCHEM VIII)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] キラルボロン酸触媒を用いた環状1,2-ジオールの不斉スルホニル化反応2017

    • 著者名/発表者名
      保坂 悠成、鍬野 哲、荒井 孝義
    • 学会等名
      74回有機合成化学協会関東支部シンポジウム(新潟シンポジウム)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光学活性ホスホイミノビナフトール-金属錯体:触媒的不斉Mannich反応による四級炭素の構築2017

    • 著者名/発表者名
      中村 有優、佐藤 勝哉、荒井 孝義
    • 学会等名
      74回有機合成化学協会関東支部シンポジウム(新潟シンポジウム)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 金属不斉触媒の探索からデザイン型ヨウ素触媒の展開へ2017

    • 著者名/発表者名
      荒井 孝義
    • 学会等名
      第2回分子性触媒若手セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] イミダゾリン、イミダゾリジン、そしてアミノフェノール:不斉触媒の探索と設計2017

    • 著者名/発表者名
      荒井 孝義
    • 学会等名
      第112回有機合成シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Asymmetric Mannich Reaction Using Iodine/Nitrogen Cooperative Catalyst2017

    • 著者名/発表者名
      Satoru Kuwano, Takumi Suzuki, Takayoshi Arai
    • 学会等名
      第44回有機典型元素化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 光学活性ビスイミダゾリジン-金属錯体を用いるメチレンインドリノンとインドールの触媒的不斉Friedel-Crafts反応2016

    • 著者名/発表者名
      登坂拓也、荒井孝義
    • 学会等名
      第72回有機合成化学協会関東支部シンポジウム
    • 発表場所
      新潟薬科大学(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-11-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 触媒的不斉Michael/aldol反応の開発:新規チオクロマニル-スピロオキシインドールの高立体選択的合成2016

    • 著者名/発表者名
      宮崎智也、小川大輝、荒井孝義
    • 学会等名
      第72回有機合成化学協会関東支部シンポジウム
    • 発表場所
      新潟薬科大学(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-11-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 光学活性イミダゾリン-プロリン配位子を用いるニトロアルケンとイミノエステルのexo-選択的不斉[3+2]環化付加反応2016

    • 著者名/発表者名
      島田拓弥、徳光千尋、藤原絢香、荒井孝義
    • 学会等名
      第72回有機合成化学協会関東支部シンポジウム
    • 発表場所
      新潟薬科大学(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2016-11-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Cooperative Metal-catalyzed Asymmetric Halocyclization Assisted with Hydrogen-bonding2016

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Arai
    • 学会等名
      Catalysis and Fine Chemicals 2016 (C&FC 2016)
    • 発表場所
      台北(台湾)
    • 年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Catalytic Asymmetric Iodocyclization Using Aminoiminophenoxy Metal Carboxylates2016

    • 著者名/発表者名
      Takayoshi Arai
    • 学会等名
      Molecular Chirality Asia 2016
    • 発表場所
      大阪ナレッジキャピタルコンベンションセンター(大阪府・大阪市)
    • 年月日
      2016-04-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 光学活性NCNピンサー型錯体の開発およびインドールとN-Bocイミンの触媒的不斉Friedel-Crafts反応への応用2016

    • 著者名/発表者名
      柿野 純貴、荒井 孝義
    • 学会等名
      第71回有機合成化学協会関東支部シンポジウム
    • 発表場所
      東京農工大学(東京都・府中市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 有機合成化学研究室ホームページ

    • URL

      http://synthesis.chem.chiba-u.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 千葉大学大学院理学研究科有機合成化学研究室ホームページ

    • URL

      http://synthesis.chem.chiba-u.jp/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 千葉大学キラリティーネットワーク研究会ホームページ

    • URL

      http://wccu.chem.chiba-u.jp/wccu.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] ハロゲン結合ドナー/有機塩基複合型化合物及び酸塩基複合触媒2017

    • 発明者名
      荒井孝義、鍬野哲
    • 権利者名
      千葉大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-157780
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] ビナフトール骨格を有するビスホスホイミノ配位子とそれを用いた触媒2016

    • 発明者名
      荒井 孝義、佐藤 勝哉
    • 権利者名
      千葉大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-102020
    • 出願年月日
      2016-05-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 光学活性な1,3-ジアミン誘導体およびその製造方法2016

    • 発明者名
      荒井 孝義、佐藤 勝哉
    • 権利者名
      千葉大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-102024
    • 出願年月日
      2016-05-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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