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

2017 年度 実施状況報告書

ベンゼン環のパラ選択的官能基化法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K05771
研究機関名古屋大学

研究代表者

瀬川 泰知  名古屋大学, 理学研究科, 特任准教授 (60570794)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード選択的官能基化 / ホウ素化反応 / ベンゼン環パラ位
研究実績の概要

本研究では、医薬品や電子デバイス材料へ応用可能な有機分子の誘導化を迅速に行う「ベンゼン環のパラ選択的官能基化反応」の開発および応用を目的としている。ベンゼン環パラ位の置換基は分子全体の性質に大きく影響を及ぼすことから、その直接官能基化法の開発が強く望まれてきた。しかし、一置換ベンゼンのパラ位を選択的に官能基化することは難しく、これまで汎用的な手法は開発されていなかった。一方でホウ素の置換基であるボリル基は様々な官能基に変換できることが知られており、パラ位選択的な直接ホウ素化反応が可能になればベンゼン環パラ位の多様な選択的官能基化が可能になると考えた。
本年度は、前年度までに開発した「パラ選択的ホウ素化反応」について、触媒系のさらなる改良を行なった。10種類以上の配位子を合成しスクリーニングした結果、汎用性・選択性・基質適用範囲のすべての面で従来系を超える触媒系を発見することに成功した。この触媒系は、前年度の成果である医薬品中間体の迅速誘導化をさらに加速させただけでなく、有機エレクトロニクス材料の部品となる分子群の位置選択的変換も可能にした。本研究成果についてはすでに学会発表を行なっており、触媒反応化学のみならず広く有機合成に関わる多くの分野の研究者から注目を集めている。
さらに、開発した反応を応用することで、湾曲した巨大湾曲炭化水素「ワープドナノグラフェン」のホウ素化に成功した。これを鍵反応として、水溶性ワープドナノグラフェンを合成した。水溶性ワープドナノグラフェンはヒト培養細胞に取り込まれ、光照射によって選択的に細胞死を誘導する性質を示すことを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

嵩高いリン配位子である2,2'-ビス[ジ(3,5-キシリル)ホスフィノ]-6,6'-ジメトキシ-1,1'-ビフェニル (Xyl-MeO-BIPHEP)を用いることで一置換ベンゼンのパラ位選択的ホウ素化反応を実現した。
さらに、確立した一置換ベンゼンのパラ位選択的ホウ素化を可能にする触媒反応を非対称1,2-二置換ベンゼンへと展開した。非対称1,2-二置換ベンゼンは、多くの有用有機化合物で見られる構造であり、インドールやベンゾチオフェンといった縮環型π共役化合物群もこれに属する。そのため、この分子骨格の位置選択的官能基化は有用分子群の開発研究に大きく貢献する重要な方法論である。有機材料開発を指向し、開発した反応を用いてπ共役系化合物の位置選択的ホウ素化を行った。その結果、キサンテンやフルオレン、ナフタレン、アントラセンといった有機材料に有用な化合物群に対し、他の手法では達成困難な位置選択的官能基化を実現した。
これらの実績は当初の計画を上回るものである。

今後の研究の推進方策

開発した反応を、医薬品候補化合物となる生理活性物質へ適用していく。インドールアルカロイドと呼ばれる一連の天然有機化合物の中には、インドールの3位がsp3化した誘導体があり、これは本研究によって開発した反応が適用可能なものである。各種インドールアルカロイドの位置選択的なホウ素化が可能になれば、これを鍵反応とした短段階誘導化が実現する。これまで得ることができなかった誘導体を一気に得ることができるため、これら新規誘導体の生物活性を詳細に調査することで、新たな生理活性をもつ物質の発見に資する。

次年度使用額が生じた理由

前年度に引き続き、予想以上に効果的であることが明らかになった計算科学による配位子検討を前倒して重点的に行なった。当初の計画のうち、生理活性物質のライブラリー合成およびその生理活性評価を、万全の体制で臨むために最終年度に行うことにした。生理活性評価は、タンパク質レベル、細胞レベル、動物・植物レベルと多くの段階があるが、これらは適切な測定業者に委託することで迅速かつ正確に評価結果が得られる。委託測定は高額であり、当初の計画以上に多くのライブラリーが合成できる見通しであるため、測定委託の費用として効果的に使用する。

  • 研究成果

    (33件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 7件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] ボストン・カレッジ(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ボストン・カレッジ
  • [雑誌論文] A Quintuple [6]Helicene with a Corannulene Core as a C5-symmetric Propeller-shaped マ?System2018

    • 著者名/発表者名
      Kenta Kato, Yasutomo Segawa, Lawrence T. Scott, and Kenichiro Itami
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 57 ページ: 1337-1341

    • DOI

      10.1002/anie.201711985

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Water-soluble Warped Nanographene: Synthesis and Applications for Photo-induced Cell Death2018

    • 著者名/発表者名
      Hsing-An Lin, Yoshikatsu Sato, Yasutomo Segawa, Taishi Nishihara, Nagisa Sugimoto, Lawrence T. Scott, Tetsuya Higashiyama, and Kenichiro Itami
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 57 ページ: 2874-2878

    • DOI

      10.1002/anie.201713387

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis and Structure of a Propeller-shaped Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Containing Seven-Membered Rings2018

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Kawai, Kenta Kato, Lingqing Peng, Yasutomo Segawa, Lawrence T. Scott, Kenichiro Itami
    • 雑誌名

      Org Lett.

      巻: 20 ページ: 1932-1935

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.8b00477

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis of a Carbon Nanobelt2017

    • 著者名/発表者名
      Guillaume Povie, Yasutomo Segawa, Taishi Nishihara, Yuhei Miyauchi, Kenichiro Itami
    • 雑誌名

      Science

      巻: 356 ページ: 172-175

    • DOI

      10.1126/science.aam8158

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis, Properties, and Crystal Structures of pi-Extended Double [6]Helicenes: Contorted Multi-Dimensional Stacking Lattice2017

    • 著者名/発表者名
      Takao Fujikawa, Nobuhiko Mitoma, Atsushi Wakamiya, Akinori Saeki, Yasutomo Segawa, and Kenichiro Itami
    • 雑誌名

      Org. Biomol. Chem.

      巻: 15 ページ: 4697-4703

    • DOI

      10.1039/c7ob00987a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Laterally pi-Extended Dithia[6]helicenes with Heptagons: Saddle-Helix Hybrid Molecules2017

    • 著者名/発表者名
      Takao Fujikawa, Yasutomo Segawa, and Kenichiro Itami
    • 雑誌名

      J. Org. Chem.

      巻: 82 ページ: 7745-7749

    • DOI

      10.1021/acs.joc.7b01540

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hole-transporting materials based on thiophene-fused arenes from sulfur-mediated thienannulations2017

    • 著者名/発表者名
      Lin Hsing-An, Nobuhiko Mitoma, Meng Lingkui, Yasutomo Segawa, Atsushi Wakamiya, and Kenichiro Itami
    • 雑誌名

      Mater. Chem. Front.

      巻: 2 ページ: 275-280

    • DOI

      10.1039/C7QM00473G

    • 査読あり
  • [雑誌論文] カーボンナノベルトの合成2017

    • 著者名/発表者名
      瀬川泰知・伊丹健一郎
    • 雑誌名

      現代化学

      巻: 7 ページ: 36-39

  • [雑誌論文] カーボンナノベルト合成までの軌跡 12年の歴史とドラマ2017

    • 著者名/発表者名
      伊丹健一郎・瀬川泰知・大町遼・八木亜樹子
    • 雑誌名

      化学

      巻: 72 ページ: 29-37

  • [学会発表] シクロパラフェニレンカテナンの合成2018

    • 著者名/発表者名
      瀬川泰知・桑山元伸・伏見雅子・西原大志・伊丹健一郎
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
  • [学会発表] Synthesis and Properties of a Quintuple [6]Helicene with a Corannulene Core2018

    • 著者名/発表者名
      加藤健太・瀬川泰知・Scott T. Lawrence・伊丹健一郎
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
  • [学会発表] Synthesis and stractures of a corannulene-cored quintuple [6]helicene2018

    • 著者名/発表者名
      加藤健太・瀬川泰知・Lawrence T. Scott・伊丹健一郎
    • 学会等名
      IGER Annual Meeting 2017
  • [学会発表] Aromatic C_H Borylation Controlled by Remote Steric Effect2018

    • 著者名/発表者名
      齋藤雄太朗・瀬川泰知・伊丹健一郎
    • 学会等名
      IGER Annual Meeting 2017
  • [学会発表] 湾曲した芳香族炭化水素の合成化学2017

    • 著者名/発表者名
      瀬川泰知
    • 学会等名
      第八回南方研若手研究者セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] カーボンナノベルトの合成2017

    • 著者名/発表者名
      瀬川泰知・Guillaume Povie・西原大志・宮内雄平・伊丹健一郎
    • 学会等名
      第28回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] カーボンナノベルトの合成と構造2017

    • 著者名/発表者名
      瀬川泰知
    • 学会等名
      π造形科学 第4回公開シンポジウム
  • [学会発表] カーボンナノベルトができるまで2017

    • 著者名/発表者名
      瀬川泰知
    • 学会等名
      第4回π造形科学若手研究会
  • [学会発表] 高度に湾曲したプロペラ型π共役炭化水素の合成と構造2017

    • 著者名/発表者名
      川井一矢・瀬川泰知・伊丹健一郎
    • 学会等名
      第28回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] コラニュレンを中心にもつ5重ヘリセンの合成と構造2017

    • 著者名/発表者名
      加藤健太・瀬川泰知・伊丹健一郎
    • 学会等名
      第7回CSJ化学フェスタ2017
  • [学会発表] コラニュレンを基盤とする新奇湾曲芳香族炭化水素の合成と構造2017

    • 著者名/発表者名
      加藤健太・瀬川泰知・Lawrence T. Scott・伊丹健一郎
    • 学会等名
      π造形科学 第4回公開シンポジウム
  • [学会発表] 高度に湾曲したプロペラ型π共役炭化水素の合成と構造2017

    • 著者名/発表者名
      川井一矢・瀬川泰知・伊丹健一郎
    • 学会等名
      第4回π造形科学若手研究会
  • [学会発表] コラニュレンを基盤とする新奇湾曲多環芳香族炭化水素の合成と構造2017

    • 著者名/発表者名
      加藤健太・瀬川泰知・伊丹健一郎
    • 学会等名
      第4回π造形科学若手研究会
  • [学会発表] Synthesis of a Carbon Nanobelt2017

    • 著者名/発表者名
      瀬川泰知
    • 学会等名
      International Symposium on Pure & Applied Chemistry (ISPAC) 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synthesis of a Carbon Nanobelt2017

    • 著者名/発表者名
      瀬川泰知
    • 学会等名
      17th International Symposium on Novel Aromatic Compounds (ISNA2017)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chemical Synthesis of Molecular Nanocarbons2017

    • 著者名/発表者名
      瀬川泰知
    • 学会等名
      International ERATO Itami Molecular Nanocarbon Symposium 2017 "The Power of Carbon-based Materials"
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis and structures of a corannulene-cored quintuple [6]helicene2017

    • 著者名/発表者名
      加藤健太・瀬川泰知・Lawrence T. Scott・伊丹健一郎
    • 学会等名
      17th International Symposium on Novel Aromatic Compounds (ISNA2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis and Structure of Corannulene-Based Quintuple [6]helicene2017

    • 著者名/発表者名
      加藤健太・瀬川泰知・Lawrence T. Scott・伊丹健一郎
    • 学会等名
      International ERATO Itami Molecular Nanocarbon Symposium 2017 "The Power of Carbon-based Materials"
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis and Structure of a Highly Warped Propeller-Shaped π-Conjugated Hydrocarbon2017

    • 著者名/発表者名
      川井一矢・瀬川泰知・伊丹健一郎
    • 学会等名
      International ERATO Itami Molecular Nanocarbon Symposium 2017 "The Power of Carbon-based Materials"
    • 国際学会
  • [学会発表] C_H Borylation of Benzene Derivatives with Remote Steric Control2017

    • 著者名/発表者名
      齋藤雄太朗・瀬川泰知・伊丹健一郎
    • 学会等名
      International ERATO Itami Molecular Nanocarbon Symposium 2017 "The Power of Carbon-based Materials"
    • 国際学会
  • [学会発表] 遠隔立体制御による芳香環の位置選択的C_Hホウ素化反応の開発と応用2017

    • 著者名/発表者名
      齋藤雄太朗・瀬川泰知・伊丹健一郎
    • 学会等名
      第35回メディシナルケミストリーシンポジウム
  • [学会発表] 遠隔立体制御による芳香環の位置選択的C_Hホウ素化反応の開発と応用2017

    • 著者名/発表者名
      齋藤雄太朗・瀬川泰知・伊丹健一郎
    • 学会等名
      第7回CSJ化学フェスタ2017
  • [学会発表] 遠隔立体制御によるベンゼン誘導体のC_Hホウ素化反応2017

    • 著者名/発表者名
      齋藤雄太朗・瀬川泰知・伊丹健一郎
    • 学会等名
      第64回有機金属化学討論会

URL: 

公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-02-21  

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