有機ニトロキシルラジカル－遷移金属ハイブリッド触媒に基づく精密有機分子構築

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H03347
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 岩渕 好治 東北大学, 薬学研究科, 教授 (20211766)
• 研究分担者: 笹野 裕介 東北大学, 薬学研究科, 講師 (10636400)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 合成化学 / 化学選択性 / ニトロキシルラジカル / ハイブリッド触媒 / 不斉合成

研究実績の概要

本研究は、「有機ニトロキシルラジカルー遷移金属ハイブリッド触媒システム」に潜在する精密酸化触媒としての機能性の開発とその有用性の実証を3年に亘る計画研究として実施するものである。その最終年度にあたる当該期間では、先の2年の期間で得られた成果を踏まえて、常温・常圧の分子状酸素の活性化して官能基共存性に優れた酸化的分子変換の基盤となる、化学選択的電子伝達系の効率性と選択性の向上を図るとともにその合成化学的有用性を実証するべく検討を行った。具体的には、これまでの検討で獲得した有機ニトロキシルラジカルー遷移金属触媒の構造活性相関情報を踏まえて、多座配位型ニトロキシルラジカル誘導体を設計・合成して、それらを触媒とする vic-アミノアルコールおよびvic-ジオールの空気酸化を検討した。その結果、N-保護vic-アミノアルコールの炭素-炭素結合が酸化的に切断されるという予期せぬ現象に遭遇し、合理的な反応機構を提唱するとともに、実用に適うレベルでの減炭的分子変換を実現する条件を確立することができた。加えて、遷移金属イオンの共存を必要せずとも、第3級アミンの酸化的脱アルキル化により第2級アミンが生成するという反応が触媒的に進行することも見出し、その基質適用性を確認することができた。一方、触媒的分子内フェノールカップリング反応の不斉反応への展開を追究した結果、70%eeで生成物を与えるCr-キラルsalen錯体を見出すことができた。さらに本反応の分子間反応への展開を検討した結果、o-プロペニルフェノールの酸化的二量化を鍵とするベンゾキサンテンリグナン類の立体選択的な合成を可能とする触媒システムを開発することにも成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和3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

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] The Utility of Oxoammonium Species in Organic Synthesis: Beyond Alcohol Oxidation (2022)
  • 著者名/発表者名: Shota Nagasawa, Yusuke Sasano, Yoshiharu Iwabuchi
  • 雑誌名: Heterocycles 巻: 105 ページ: in press
  • DOI: 10.3987/REV-21-SR(R)2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expansion of Substrate Scope for Nitroxyl Radical/Copper-Catalyzed Aerobic Oxidation of Primary Alcohols: A Guideline for Catalyst Selection (2021)
  • 著者名/発表者名: Yusuke Sasano, Aoto Yamaichi, Ryota Sasaki, Shota Nagasawa, Yoshiharu Iwabuchi
  • 雑誌名: Chemical and Pharmaceutical Bulletin 巻: 69 ページ: 488-497
  • DOI: 10.1248/cpb.c21-00043
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chromium－Salen Complex/Nitroxyl Radical Cooperative Catalysis: A Combination for Aerobic Intramolecular Dearomative Coupling of Phenols (2021)
  • 著者名/発表者名: Shota Nagasawa, Shogo Fujiki, Yusuke Sasano, Yoshiharu Iwabuchi
  • 雑誌名: The Journal of Organic Chemistry 巻: 86 ページ: 6952-6968
  • DOI: 10.1021/acs.joc.1c00438
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitroxyl Radical/Copper-Catalyzed Electrooxidation of Alcohols and Amines at Low Potentials (2021)
  • 著者名/発表者名: Kyoko Sugiyama, Yusuke Sasano, Sachiko Komatsu, Kentaro Yoshida, Tetsuya Ono, Tsutomu Fujimura, Yoshiharu Iwabuchi, Yoshitomo Kashiwagi, Katsuhiko Sato
  • 雑誌名: Chemical and Pharmaceutical Bulletin 巻: 69 ページ: 1005-1009
  • DOI: 10.1248/cpb.c21-00409
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ortho-C_H Acetoxylation of Cubane Enabling Access to Cubane Analogues of Pharmaceutically Relevant Scaffolds (2021)
  • 著者名/発表者名: Shota Nagasawa, Masaki Hosaka, Yoshiharu Iwabuchi
  • 雑誌名: Organic Letters 巻: 23 ページ: 8717-8721
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.1c03144
  • 査読あり
• [雑誌論文] Toward the Creation of Induced Pluripotent Small (iPS) Molecules: Establishment of a Modular Synthetic Strategy for the Heronamide C-type Polyene Macrolactams and Their Conformational and Reactivity Analysis (2021)
  • 著者名/発表者名: Naoki Kanoh, Yuta Terajima, Suguru Tanaka, Ryusei Terashima, Hiromichi Nishiyama, Shota Nagasawa, Yusuke Sasano, Yoshiharu Iwabuchi, Shinichi Nishimura, and Hideaki Kakeya
  • 雑誌名: The Journal of Organic Chemistry 巻: 86 ページ: 16231-16248
  • DOI: 10.1021/acs.joc.1c01760
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design, Synthesis, and Antifungal Activity of 16,17-Dihydroheronamide C and ent-Heronamide C (2021)
  • 著者名/発表者名: Naoki Kanoh, Ryusei Terashima, Hiromichi Nishiyama, Yuta Terajima, Shota Nagasawa, Yusuke Sasano, Yoshiharu Iwabuchi, Hiroaki Saito, Syusuke Egoshi, Kosuke Dodo, Mikiko Sodeoka, Chengqian Pan, Yoshinobu Ikeuchi, Shinichi Nishimura, and Hideaki Kakeya
  • 雑誌名: The Journal of Organic Chemistry 巻: 86 ページ: 16249-16258
  • DOI: 10.1021/acs.joc.1c01761
  • 査読あり
• [学会発表] クロム/ニトロキシルラジカル協奏触媒系によるエナンチオ選択的分子内脱芳香族的フェノールカップリング (2022)
  • 著者名/発表者名: ○藤木翔吾、長澤翔太、笹野裕介、岩渕好治
  • 学会等名: 日本薬学会第142年会
• [学会発表] 高度に官能基化されたclovane骨格を有するテルペン類の合成研究 (2022)
  • 著者名/発表者名: ○二宮大悟、長澤翔太、岩渕好治
  • 学会等名: 日本薬学会第142年会
• [学会発表] キュバンC-Hアセトキシ化反応の開発と応用 (2022)
  • 著者名/発表者名: ○保坂正樹、長澤翔太、岩渕好治
  • 学会等名: 日本薬学会第142年会
• [学会発表] SARS-CoV-2メインプロテアーゼを標的とするPROTACの開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: ○保坂猛成、羽深友哉、山越博幸、外山喬士、斎藤芳郎、岩渕好治
  • 学会等名: 日本薬学会第142年会
• [学会発表] Cr-salen/ニトロキシルラジカル触媒系を用いたベンゾキサンテノンリグナンの合成 (2022)
  • 著者名/発表者名: ○板垣雄大、藤木翔吾、長澤翔太、岩渕好治
  • 学会等名: 日本薬学会第142年会
• [学会発表] 五環性アルカロイド・ヒマレンシンAの合成研究-四環性アミンの短工程合成- (2022)
  • 著者名/発表者名: ○四釜巧基、小山純平、山越博幸、笹野裕介、岩渕好治
  • 学会等名: 日本薬学会第142年会
• [学会発表] ニトロキシルラジカル触媒を用いる第三級アミンの空気酸化的脱アルキル化反応の開発と応用 (2022)
  • 著者名/発表者名: ○嶋林春樹、佐々木稜太、笹野裕介、岩渕好治
  • 学会等名: 日本薬学会第142年会
• [学会発表] クロム/ニトロキシルラジカル協奏触媒系による分子内脱芳香族的フェノールカップリングの発見と展開 (2021)
  • 著者名/発表者名: ○藤木翔吾、長澤翔太、笹野裕介、岩渕好治
  • 学会等名: 第32回万有仙台シンポジウム
• [学会発表] Aerobic Oxidative Dealkylation of tert-Amines Catalyzed by Oxoammonium Salts (2021)
  • 著者名/発表者名: ◯Yusuke Sasano, Ryota Sasaki, Haruki Shimabayashi, Takayuki Kawai, Katsuhiko Sato, Yoshiharu Iwabuchi
  • 学会等名: 第19回次世代を担う有機化学シンポジウム
• [学会発表] アンサマクロラクタム抗腫瘍活性天然物 Cytotrienin A の合成研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: ○建石悠貴、佐藤亮、小松慎吾、野口正嗣、長澤翔太、笹野裕介、叶直樹、岩渕好治
  • 学会等名: 創薬懇話会2021 in 京都
• [学会発表] Total Synthesis of Cytotrienin A (2021)
  • 著者名/発表者名: ○Yuki Tateishi, Ryo Sato, Shingo Komatsu, Masatsugu Noguchi, Shota Nagasawa, Yusuke Sasano, Naoki Kanoh, Yoshiharu Iwabuchi
  • 学会等名: International Summer Seminar on Organic Chemistry
  • 国際学会
• [学会発表] アンサマクロラクタム抗腫瘍活性天然物 Cytotrienin A の全合成 (2021)
  • 著者名/発表者名: ○建石悠貴、佐藤亮、小松慎吾、野口正嗣、長澤翔太、笹野裕介、叶直樹、岩渕好治
  • 学会等名: 第63回天然物有機化合物討論会
• [学会発表] 新規酸化的オキサゾール構築を鍵とするBengazole Aの形式合成 (2021)
  • 著者名/発表者名: ○戸田正輝、笹野裕介、岩渕好治
  • 学会等名: 第50回複素環化学討論会
• [学会発表] 高度に官能基化されたclovane骨格を有するテルペン類の合成研究 (2021)
  • 著者名/発表者名: ○二宮大悟、長澤翔太、岩渕好治
  • 学会等名: 第60回日本薬学会東北支部大会
• [学会発表] キュバンC-Hアセトキシ化反応の開発と応用 (2021)
  • 著者名/発表者名: ○保坂正樹、長澤翔太、岩渕好治
  • 学会等名: 第60回日本薬学会東北支部大会
• [学会発表] 四座配位型キラルAZADO/銅触媒を用いるラセミ第二級アルコールの空気酸化速度論的光学分割反応 (2021)
  • 著者名/発表者名: ○吉田雄飛、佐々木稜太、笹野裕介、岩渕好治
  • 学会等名: 第60回日本薬学会東北支部大会
• [学会発表] Cr-salen/ニトロキシルラジカル触媒系を用いたベンゾキサンテノン類のジアステレオ発散合成 (2021)
  • 著者名/発表者名: ○板垣雄大、藤木翔吾、長澤翔太、岩渕好治
  • 学会等名: 第60回日本薬学会東北支部大会
• [学会発表] 五環性アルカロイド・ヒマレンシンAのBCD環部改良合成法の開発 (2021)
  • 著者名/発表者名: ○四釜巧基、小山純平、山越博幸、笹野裕介、岩渕好治
  • 学会等名: 第60回日本薬学会東北支部大会
• [学会発表] ニトロキシルラジカルを触媒とする第三級アミンの空気酸化的脱アルキル化 (2021)
  • 著者名/発表者名: ○嶋林春樹、佐々木稜太、笹野裕介、岩渕好治
  • 学会等名: 第60回日本薬学会東北支部大会
• [学会発表] クロム/ニトロキシルラジカル協奏触媒系による分子内脱芳香族的フェノールカップリング (2021)
  • 著者名/発表者名: ○藤木翔吾、長澤翔太、笹野裕介、岩渕好治
  • 学会等名: 第54回酸化反応討論会
• [学会発表] Total synthesis of cytotrienin A, an ansamycin-type anticancer drug (2021)
  • 著者名/発表者名: ○Yuki Tateishi, Ryo Sato, Shingo Komatsu, Masatsugu Noguchi, Shota Nagasawa, Yusuke Sasano, Naoki Kanoh, Yoshiharu Iwabuchi
  • 学会等名: International Graduate Student Conference in Pharmaceutical Sciences (IGSCPS)
  • 国際学会
• [学会発表] Chromium-salen Complex/Nitroxyl radical Cooperative Catalytic System for Aerobic Intramolecular Dearomative Phenol Coupling (2021)
  • 著者名/発表者名: ○Shota Nagasawa, Shogo Fujiki, Yusuke Sasano, Yoshiharu Iwabuchi
  • 学会等名: The Asian Federation for Medicinal Chemistry (AFMC) International Medicinal Chemistry Symposium 2021 (AIMECS2021)
  • 国際学会
• [学会発表] Catalytic Regioselective Intramolecular Aminolysis of 3,4-Epoxy Amines (2021)
  • 著者名/発表者名: ○Yusuke Sasano, Yuse Kuriyama, Tomohiro Shiroishi, Yoshihiko Hoshino, Shun-ichiro Uesugi, Yoshiharu Iwabuchi
  • 学会等名: The Asian Federation for Medicinal Chemistry (AFMC) International Medicinal Chemistry Symposium 2021 (AIMECS2021)
  • 国際学会
• [学会発表] Aerobic intramolecular dearomative phenol coupling using Cr/nitroxyl radical cooperative catalysis (2021)
  • 著者名/発表者名: ○Shogo Fujiki, Shota Nagasawa, Yusuke Sasano, Yoshiharu Iwabuchi
  • 学会等名: The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021
  • 国際学会
• [図書] 有機合成のための新触媒反応101 (2021)
  • 著者名/発表者名: 有機合成化学協会
  • 総ページ数: 224
  • 出版者: 東京化学同人
  • ISBN: 978-4-8079-2005-1
• [備考] 東北大学大学院薬学研究科 合成制御化学分野ホームページ
  • URL: http://www.pharm.tohoku.ac.jp/~gousei/synthetic/index.html