| 研究領域 | デジタル化による高度精密有機合成の新展開 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H05370
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
國信 洋一郎 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (40372685)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
2023年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
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| キーワード | C-H結合変換 / 位置選択性 / 非共有結合性相互作用 / 触媒 / 水素原子移動 / データサイエンス / 機械学習 / エナンチオ選択性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、我々が精力的に研究を行ってきた位置選択的なC-H結合変換反応開発の経験と知見を活かし、触媒と光学活性な添加剤、基質と光学活性な添加剤、触媒と基質、それぞれの間に働く非共有結合性相互作用を利用することで、位置選択的かつエナンチオ選択的なC-H結合変換反応を開発する。反応開発で得られるポジティブおよびネガティブなデータをデータベースに提供し、機械学習により提供される触媒設計指針を実験にフィードバックし、再び触媒の合成と反応について検討する、という一連の作業を繰り返すことで、高い位置選択性やエナンチオ選択性を有するC-H結合変換反応を開発する。
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| 研究実績の概要 |
水素原子移動（HAT）触媒を用いるC(sp3)-H変換反応の開発を中心に検討を行った。
我々は以前に、アニオン性を有するデカタングステン酸塩光触媒とカチオン性を有するアニリニウム化合物との間に働く静電相互作用を利用することで、HAT機構によるC(sp3)-H結合からの水素原子の引き抜きによるベンジルラジカルの発生を経由する芳香族アニリニウム塩のオルト位選択的なベンジル位C(sp3)-Hアルキル化反応の開発に成功した。これらの研究成果に基づき、複数の官能基を含む生体分子であるアミノ酸やペプチド類のHAT機構による選択的な変換反応について検討した。その結果、アミノ酸であるバリンやバリンを含むジペプチドやトリペプチドのバリン選択的なC(sp3)-Hアルキル化反応の開発に成功した。
我々は以前に、糖類のHAT反応を利用することにより、位置選択的なC(sp3)-Hアルキル化反応が進行することを見出している。この反応を分子間HAT反応に展開することに成功し、糖類の位置選択的なC(sp3)-Hアルキル化反応の開発に成功した。本反応において、アントラキノン触媒では結合解離エネルギーの最も小さいC-H結合で、よりかさ高いデカタングステン酸塩光触媒では立体障害の最も少ないC-H結合でそれぞれ反応が進行することを見出すことができ、触媒を置き換えることで反応点をスイッチできることを明らかにした。また、本反応を利用することで、新たな脱離基である5-アンモニウム-4,4-ジメチルバレリル基を開発し、アルコールやアミン類の脱保護反応や放出反応を開発することができた。
また、実験と機械学習の協働による超高活性HAT触媒の開発を目指し、共同研究を開始した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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