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2020 年度 実績報告書

医薬リード分子の網羅的創出を指向した酵素模倣型カルボン酸変換反応の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K21218
研究機関北海道大学

研究代表者

小島 正寛  北海道大学, 薬学研究院, 助教 (90824714)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード光反応 / 金属触媒反応 / 医薬化学 / late-stage官能基化
研究実績の概要

令和1年度までの研究において、当初目標反応としていたコバルト触媒と光触媒の協働による脱水素型反応の逆反応に相当する、触媒的なアルケンの水素化反応を発見していた。令和2年度はこの水素化反応の条件最適化、基質一般性の拡大、および反応機構に関する詳細な解析を行った。その結果、適切にデザインした平面四座配位子を有するコバルト錯体が高い触媒回転数と広い基質一般性を実現することを見出した。開発した協働触媒系による水素化反応は、対応する先行研究では効率的な変換が困難であった糖誘導体の水素化に特に高い活性を示した。これは新たにデザインしたコバルト錯体が、連続するcis空配位場を持たないという特徴に由来すると考えられ、触媒的水素化の研究分野において未解決であった問題の解決に至る合理的触媒デザイン実現したという点で意義深い成果と考えられる。また反応機構に関し、反応化学、電気化学、理論化学の3つの視点から検証を行った。反応化学的検証では炭素ラジカル中間体の存在が支持された。電気化学的検証では、コバルト触媒が2価→1価→3価へと変化する酸化還元挙動が合理的であることが分かった。理論化学的検証では、コバルト(III)ヒドリド種から不活性アルケンへの水素原子移動が速度論的にも熱力学的にも容易に進行することが示唆された。以上の検証結果より、コバルト触媒と光触媒が協働して電子とプロトンを授受し成立する反応サイクルの存在が支持された。以上の成果について、3件の学会発表とNature Communications誌への論文発表を行った。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Generation of Monoaryl-λ3-iodanes from Arylboron Compounds through ipso-Substitution2021

    • 著者名/発表者名
      Nakano Ayako、Okabe Yukino、Keitaro Matsuoka、Komami Narumi、Watanabe Keito、Kojima Masahiro、Yoshino Tatsuhiko、Matsunaga Shigeki
    • 雑誌名

      Heterocycles

      巻: 103 ページ: Preprint

    • DOI

      10.3987/COM-20-S(K)45

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metal-Containing Schiff Base/Sulfoxide Ligands for Pd(II)-Catalyzed Asymmetric Allylic C-H Aminations2021

    • 著者名/発表者名
      Bunno Youka、Tsukimawashi Yuta、Kojima Masahiro、Yoshino Tatsuhiko、Matsunaga Shigeki
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 11 ページ: 2663~2668

    • DOI

      10.1021/acscatal.0c05261

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Silane- and peroxide-free hydrogen atom transfer hydrogenation using ascorbic acid and cobalt-photoredox dual catalysis2021

    • 著者名/発表者名
      Kamei Yuji、Seino Yusuke、Yamaguchi Yuto、Yoshino Tatsuhiko、Maeda Satoshi、Kojima Masahiro、Matsunaga Shigeki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 ページ: 966

    • DOI

      10.1038/s41467-020-20872-z

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development of Pseudo-C2-symmetric Chiral Binaphthyl Monocarboxylic Acids for Enantioselective C(sp3)-H Functionalization Reactions under Rh(III) Catalysis2021

    • 著者名/発表者名
      Kato Yoshimi、Lin Luqing、Kojima Masahiro、Yoshino Tatsuhiko、Matsunaga Shigeki
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 11 ページ: 4271~4277

    • DOI

      10.1021/acscatal.1c00765

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chiral paddle-wheel diruthenium complexes for asymmetric catalysis2020

    • 著者名/発表者名
      Miyazawa Taku、Suzuki Takuro、Kumagai Yuhei、Takizawa Koji、Kikuchi Takashi、Kato Shunsuke、Onoda Akira、Hayashi Takashi、Kamei Yuji、Kamiyama Futa、Anada Masahiro、Kojima Masahiro、Yoshino Tatsuhiko、Matsunaga Shigeki
    • 雑誌名

      Nature Catalysis

      巻: 3 ページ: 851~858

    • DOI

      10.1038/s41929-020-00513-w

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rhodium(III)/Chiral Carboxylic Acid Catalyzed Enantioselective C(sp3)-H Alkylation of 8-Ethylquinolines with α,β-Unsaturated Carbonyl Compounds2020

    • 著者名/発表者名
      Huang Long-Tao、Fukagawa Seiya、Kojima Masahiro、Yoshino Tatsuhiko、Matsunaga Shigeki
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 22 ページ: 8256~8260

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.0c02872

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chemoselective Cleavage of Si-C(sp3) Bonds in Unactivated Tetraalkylsilanes Using Iodine Tris(trifluoroacetate)2020

    • 著者名/発表者名
      Matsuoka Keitaro、Komami Narumi、Kojima Masahiro、Mita Tsuyoshi、Suzuki Kimichi、Maeda Satoshi、Yoshino Tatsuhiko、Matsunaga Shigeki
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 143 ページ: 103~108

    • DOI

      10.1021/jacs.0c11645

    • 査読あり
  • [学会発表] 光触媒/コバルト触媒の協働によるアルケンの環境調和型HAT水素化反応2021

    • 著者名/発表者名
      亀井宥治、清野佑介、山口優冬、吉野達彦、前田理、小島正寛、松永茂樹
    • 学会等名
      日本薬学会第141年会(広島)
  • [学会発表] コバルト触媒と光触媒の協働によるアスコルビン酸を用いたHAT水素化2021

    • 著者名/発表者名
      小島正寛、亀井宥治、清野佑介、山口優冬、吉野達彦、前田理、松永茂樹
    • 学会等名
      日本化学会第101春季年会(2021)
  • [学会発表] 光触媒/金属触媒の協働によるアルケンの環境調和型HAT水素化反応の開発2020

    • 著者名/発表者名
      亀井宥治、清野佑介、山口優冬、吉野達彦、小島正寛、松永茂樹
    • 学会等名
      第32回万有札幌シンポジウム

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公開日: 2021-12-27  

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