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2019 年度 実施状況報告書

分子状酸素を用いた銅触媒C(sp3)-H結合官能基化反応の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K16309
研究機関東北大学

研究代表者

熊田 佳菜子  東北大学, 薬学研究科, 助教 (30748504)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード炭素-水素結合官能基化 / 複素環化合物 / 分子状酸素 / 銅触媒 / イソインドリノン / ラクトン
研究実績の概要

様々な有機化合物に遍在する sp3炭素-水素結合を遷移金属触媒により直截的に官能基化する反応は,アトムエコノミー・ステップエコノミーに優れた有用な手法である.しかしながらこれまでの報告は,金属や超原子価ヨウ素,過酸化物等の酸化剤を当量以上用いており,安価な試薬を用いた廃棄物を出さない新規化学プロセスの開発が求められている.今回申請者は,銅と酸素分子から形成される copper oxo 錯体を用いることで,分子状酸素を酸化剤とした C(sp3)-H 結合官能基化による新規複素環骨格構築法の開発を計画し,研究を行った.
検討の結果,2-isopropyl-N-phenylbenzamide を基質とし,銅触媒:CuOAc 10 mol%,リガンド:DMAP 10 mol%,溶媒:1,2-dichloroethane,反応温度:100℃,酸素雰囲気下 (1 atm) にて反応を行うことで,目的のイソインドリノン体ではなく,アミドの酸素原子から環化反応が進行したと考えられるベンゾラクトン骨格が良好な収率にて得られることが分かった.これは,銅触媒と分子状酸素によって,ベンジル位のC(sp3)-H 結合官能基化が可能であることを示唆する結果であるといえる.また,2-benzyl-N-phenylbenzamide を基質とし,同様の条件に付したところ,目的のイソインドリノン体のベンジル位が更にヒドロキシル化された化合物が得られることが分かった.今後,過剰酸化を抑制するため,酸素分圧等,更なる反応条件の検討を行っていく.

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

「研究実績の概要」の項で記述したように,分子状酸素を用いた銅触媒によるsp3炭素-水素結合官能基化により,イソインドリノン,ベンゾラクトン類が合成できることを見出しており,研究は順調に進展していると考えられる.

今後の研究の推進方策

広範な基質に対し分子内sp3炭素-水素結合官能基化を行うことで,様々な複素環化合物の開発を可能にする.さらに,本プロセスをより実践的で有用な複素環化合物合成法に発展させるため,不斉合成や生理活性物質の合成への展開も同時に推進していく.

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Copper‐Catalyzed Oxidative Benzylic C(sp3)-H Cyclization for the Synthesis of β‐Lactams2020

    • 著者名/発表者名
      Nozawa-Kumada Kanako、Saga Satoshi、Matsuzawa Yuta、Hayashi Masahito、Shigeno Masanori、Kondo Yoshinori
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 26 ページ: 4496~4499

    • DOI

      10.1002/chem.201905777

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transition‐Metal‐Free Trifluoromethylation of Benzyl Bromides Using Trifluoromethyltrimethylsilane and CsF in 1,2‐Dimethoxyethane2020

    • 著者名/発表者名
      Nozawa-Kumada Kanako、Osawa Sayuri、Ojima Takuto、Noguchi Koto、Shigeno Masanori、Kondo Yoshinori
    • 雑誌名

      Asian Journal of Organic Chemistry

      巻: 9 ページ: 765~768

    • DOI

      10.1002/ajoc.202000124

    • 査読あり
  • [雑誌論文] C-H Functionalization by Transition-metal-catalyst or in Situ Generated Base2019

    • 著者名/発表者名
      Nozawa-Kumada Kanako
    • 雑誌名

      YAKUGAKU ZASSHI

      巻: 139 ページ: 1243~1251

    • DOI

      10.1248/yakushi.19-00146

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Super electron donor-mediated reductive desulfurization reactions2019

    • 著者名/発表者名
      Nozawa-Kumada Kanako、Ito Shungo、Noguchi Koto、Shigeno Masanori、Kondo Yoshinori
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 55 ページ: 12968~12971

    • DOI

      10.1039/c9cc06775b

    • 査読あり
  • [学会発表] 分子状酸素を用いた銅触媒 C(sp3)-H 結合官能基化による 3-ヒドロキシイソインドリノン合成法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      松澤 雄太,黒須 智,熊田 佳菜子,根東 義則
    • 学会等名
      第58回日本薬学会東北支部大会
  • [学会発表] HSiEt3/I2 を用いたアルキンのヨード水素化及び触媒的還元反応による(Z)-アルケン合成法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      野口 小都,熊田 佳菜子,根東 義則
    • 学会等名
      第58回日本薬学会東北支部大会
  • [学会発表] Copper-Catalyzed Oxidative C(sp3)-H Functionalization for the Synthesis of Heterocycles2019

    • 著者名/発表者名
      Kanako Nozawa-Kumada, Satoshi Kurosu, Yuta Matsuzawa, Satoshi Saga, Yoshinori Kondo
    • 学会等名
      27th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Copper-catalyzed oxidative C (sp3)-H functionalization for the synthesis of heterocycles2019

    • 著者名/発表者名
      Kanako KUMADA, Yoshinori KONDO
    • 学会等名
      第47回 内藤コンファレンス
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子状酸素を用いた銅触媒C(sp3)-H結合酸素官能基化反応の開発2019

    • 著者名/発表者名
      松澤雄太,熊田佳菜子,根東義則
    • 学会等名
      創薬懇話会2019
  • [学会発表] HSiEt3/I2を用いたアルキンの触媒的還元反応による(Z)-アルケン合成法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      野口小都,熊田佳菜子,根東義則
    • 学会等名
      創薬懇話会2019
  • [学会発表] 有機超電子供与剤を用いたニトロベンゼン類及びジチアン類の還元反応の開発2019

    • 著者名/発表者名
      熊田 佳菜子,安部瑛里奈,伊藤峻吾,野口小都,根東義則
    • 学会等名
      第17回次世代を担う有機化学シンポジウム

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公開日: 2021-01-27  

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