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2017 年度 実績報告書

らせん高分子を用いた新キラル反応場の創出

計画研究

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 15H05811
研究機関京都大学

研究代表者

杉野目 道紀  京都大学, 工学研究科, 教授 (60252483)

研究期間 (年度) 2015-06-29 – 2020-03-31
キーワード不斉求核触媒 / 不斉合成 / 速度論的光学分割 / アミノピリジン / 高分子触媒 / キラル触媒 / 小角中性子散乱
研究実績の概要

1.キラル高分子触媒の螺旋キラリティ有機メカニズムの解明
小角中性子散乱測定と計算科学を組み合わせることにより、ポリキノキサリン(PQX)骨格におけるキラル側鎖から高分子らせん主鎖へのキラリティ転写の機構に関する知見が得られ、溶媒とキラル側鎖とのファンデルワールス相互作用が極めて重要な因子となることを見出した(国内、国際共同研究(フランス)、M. Suginome et al. J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 2722-2726)。この知見は、溶液中の高分子の主鎖コンフォメーションを小角中性子散乱を利用して決定した極めて珍しい例であるとともに、キラル側鎖の溶媒和によって螺旋コンフォメーションが決定されることを提唱した初めての例である。この知見に基づき、高分子が形成する精密反応場のより精密なデザインが可能になると期待される。
2.触媒活性アミノピリジンペンダントを有するポリキノキサリンのキラル触媒としての利用
4-アミノピリジル基を有する種々のPQXを比較検討した結果、4-(N,N-ジプロピルアミノピリジル)基を有するPQXdpapがトルエン中での2級アルコール類のアシル化速度論的光学分割で極めて高い分割効率(s > 25)と、優れた回収再利用能力を示すことを見出した。(論文作成中)。この触媒を1,1,2-トリクロロエタン中で用いるとトルエン中と逆のエナンチオマーを選択的に分割可能であることも見いだした。

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

前年度までに見出したアミノピリジンペンダントを有するキラル螺旋高分子触媒が、2級アルコールの速度論的光学分割において有効に働くことを見出すとともに、高分子螺旋構想が選択的に形成される分子メカニズムを、溶媒とのファンデルワールス相互作用との関係に結びつけて明らかにした。

今後の研究の推進方策

(1)本研究においてその合成法を確立したビピリジンペンダントを有するPQXbpyを銅触媒のキラル配位子として用い、α-アミノアルキルボロン酸誘導体と有機ハロゲン化合物の立体特異的および立体収束型の銅触媒不斉クロスカップリング反応最適条件を見出す。
(2)本研究においてその合成法を確立したトリアゾールペンダントを有するPQXtazを、遷移金属触媒反応におけるカルベン型配位子として用い、不斉触媒反応を開拓する。また、イミダゾールおよびイミダゾリンペンダントを有するPQXの合成法を確立し、新しいカルベン型配位子としての利用を検討する。
(3)4-アミノピリジンペンダントを有するPQXapを用いたキラル2級アルコールの効果的な速度論的光学分割系の基質適用範囲の検討を行うまた、ペンダントを取り巻く高分子側鎖の速度論的分割の効率に与える影響を調査し、高分子構造の最適化を行う

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 1件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 8件、 招待講演 8件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Institut Laue-Langevin(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Institut Laue-Langevin
  • [雑誌論文] Chirality-Amplifying, Dynamic Induction of Single-handed Helix by Chiral Guests to Macromolecular Chiral Catalysts Bearing Boronyl Pendants as Receptor Sites2018

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto, T.; Murakami, R.; Komatsu, S.; Suginome, M.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 91 ページ: 3867-3870

    • DOI

      10.1021/jacs.8b00529

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elucidating the Solvent Effect on the Switch of the Helicity of Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s: A Conformational Analysis by Small-Angle Neutron Scattering2018

    • 著者名/発表者名
      Nagata, Y.; Nishikawa, T.; Suginome, M.; Sato, S.; Sugiyama, M.; Porcar, L.; Anne, M.; Inoue, R.; Sato, N.
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 91 ページ: 2722-2726

    • DOI

      10.1021/jacs.8b00529

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Palladium-Catalyzed β-Elimination of Aminoboranes from (Aminomethylsilyl)boranes Leading to the Formation of Silene Dimers2017

    • 著者名/発表者名
      Ohmura, T.; Nishiura, H.; Suginome, M.
    • 雑誌名

      Organometallics

      巻: 36 ページ: 4298-4304

    • DOI

      10.1021/acs.organomet.7b00695

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 4,4’-Bipyridine-Catalyzed Stereoselective trans-Diboration of Acetylenedicarboxylates Giving 2,3-Diborylfumarates2017

    • 著者名/発表者名
      Ohmura, T.; Morimasa, Y.; Suginome, M.
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 46 ページ: 1793-1796

    • DOI

      10.1246/cl.170848

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis and Solution Properties of a Rigid Helical Star Polymer: Three-arm Star Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s2017

    • 著者名/発表者名
      Hasegawa, H.; Nagata, Y.; Terao, K.; Suginome, M.
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 50 ページ: 7491-7497

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.7b01797

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Asymmetric Cycloisomerization of o-Alkenyl-N-methylanilines to Indolines through Iridium-Catalyzed C(sp3)-H Addition to Carbon-Carbon Double Bonds2017

    • 著者名/発表者名
      Torigoe, T.; Ohmura, T.; Suginome, M.
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 56 ページ: 14272-14276

    • DOI

      10.1002/anie.201708578

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chirality-Switchable 2,2'-Bipyridine Ligands Attached to Helical Poly(quinoxaline-2,3-diyl)s for Copper-Catalyzed Asymmetric Cyclopropanation of Alkenes2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshinaga, Y.; Yamamoto, T.; Suginome, M.
    • 雑誌名

      ACS Macro Lett.

      巻: 6 ページ: 705-710

    • DOI

      10.1021/acsmacrolett.7b00352

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rhodium-Catalyzed Directed C(sp2)-H Addition of Arylboronic Acids to Arylpropiolates Using a Boron-based, Convertible ortho-Directing Group2017

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto, T.; Ishibashi, A.; Suginome, M.
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 46 ページ: 1169-1172

    • DOI

      10.1246/cl.170404

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and Catalytic Applications of a Triptycene-Based Monophosphine Ligand for Palladium-Mediated Organic Transformations2017

    • 著者名/発表者名
      Leung, F. K.-C.; Ishiwari, F.; Shoji, Y.; Nishikawa, T.; Takeda, R.; Nagata, Y.; Suginome, M.; Uozumi, Y.; Yamada, Y.; Fukushima, T.
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 2 ページ: 1930-1937

    • DOI

      10.1021/acsomega.7b00200

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Poly(quinoxaline-2,3-diyl) as a Maltifunctional Chiral Scaffold for Circularly Polarized Luminescent Materials: Color Tuning, Energy Transfer, and Switching of the CPL Handedness2017

    • 著者名/発表者名
      Nishikawa, T.; Nagata, Y.; Suginome, M.
    • 雑誌名

      ACS Macro Lett.

      巻: 6 ページ: 431-435

    • DOI

      10.1021/acsmacrolett.7b00131

    • 査読あり
  • [雑誌論文] C-H Activation-Based Transformation of Naphthalenes to 3-Iodo-2-Naphthylboronic Acid Derivatives for Use in Iterative Coupling Synthesis of Oligo(naphthalene-2,3-diyl)s2017

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto, T.; Ishibashi, A.; Koyanagi, M.; Ihara, H.; Eichenauer, N.; Suginome, M.
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 90 ページ: 604-606

    • DOI

      10.1246/bcsj.20170026

    • 査読あり
  • [学会発表] New Facets of Asymmetric Catalysis with Helical Macromolecular Catalysts Featuring Dynamic Chirality2018

    • 著者名/発表者名
      Suginome, M.
    • 学会等名
      ACS National Meeting & Exposition (Herbert C. Brown Award for Creative Research in Synthetic Methods: Symposium in Honor of Gregory C. Fu)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chirality Transfer through Dynamic Helical Macromolecules2018

    • 著者名/発表者名
      Suginome, M.
    • 学会等名
      CEMS International Symposium on Supramolecular Chemistry and Functional Materials 2018 (CEMSupra2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Asymmetric Catalysis with Chirality-Switchable Helical Macromolecules2017

    • 著者名/発表者名
      Suginome, M.
    • 学会等名
      Toyota Riken International Workshop on Chirality in Soft Matter
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Selective Organic Synthesis via Transition-metal-catalyzed C-H Activation2017

    • 著者名/発表者名
      Suginome, M.
    • 学会等名
      Singapore Japan Germany Trilateral Symposium on Precision Synthesis and Catalysis
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Asymmetric Catalysis with Switch, Amplification, and Transfer of Chirality Using Helical Macromolecular Catalysts2017

    • 著者名/発表者名
      Suginome, M.
    • 学会等名
      GDR Chirafun―Chirality, Chemistry and Supuramolecular Catalysis
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Switch, Amplification, and Transfer of Chirality in Asymmetric Catalysis Using Helical Macromolecular Catalysts2017

    • 著者名/発表者名
      Suginome, M.
    • 学会等名
      International Symposium on Catalysis for Sustainable Chemical Synthesis
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Directed C-H Functionalization of Organoboronic Acids Using Temporary Modifiers Attached onto the Boron Atom2017

    • 著者名/発表者名
      Suginome, M.
    • 学会等名
      16th International Meeting on Boron Chemistry (IMEBORON XVI)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Triarylphosphines Attached to Chirality-Switchable Helical Macromolecules as Chiral Ligands in Asymmetric Catalysis2017

    • 著者名/発表者名
      Suginome, M.
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Heteroatom Chemistry (ICHAC-12)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 高分子のらせん構造を自在にあやつる -溶媒が支配する右巻き/左巻き構造形成の仕組みを解明-

    • URL

      http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2017/180215_1.html

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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