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2019 年度 実施状況報告書

イオンペア協奏機能触媒によるカルボン酸を原料とするファインケミカル合成

研究課題

研究課題/領域番号 19K22501
研究機関九州大学

研究代表者

矢崎 亮  九州大学, 薬学研究院, 助教 (70635812)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2021-03-31
キーワードカルボン酸 / ユビキタス / ラジカル / エンジオラート / 酸化 / 鉄 / アルカリ金属 / バイメタリック
研究実績の概要

αーアミノ酸やヒドロキシ酸は、ペプチドやバイオプラスチックなどの医薬品をはじめとする高機能性材料の構成成分として広く用いられている。これらの機能性材料は、構成成分であるαーアミノ酸やヒドロキシ酸の種類を変えることで、温度応答性や蛍光性など多様な機能を付与することができる。そのため非天然型αーアミノ酸およびヒドロキシ酸の効率的な合成法の確立は、従来法では合成困難な新規機能性分子創出のための根幹技術と成り得る。これまでの合成手法の多くは炭素―炭素結合形成反応を基盤とし、側鎖に多様な炭素骨格や官能基を有するαーアミノ酸およびヒドロキシ酸を合成するためには、多段階の合成が必須である。一方で、ユビキタスなカルボン酸を原料として、α位にヘテロ原子を直接導入できれば、天然物や医薬品由来複雑な炭素骨格や多様な官能基を側鎖に有する非天然型αーアミノ酸およびヒドロキシ酸合成法として理想的である。しかし、カルボン酸の活性化には酸性度の高いプロトンが共存するため、化学量論量の塩基の使用が必須であり、古典的には強塩基性条件が用いられており、合成終盤における適用が困難であった。さらにイオン型の付加反応による炭素ー炭素結合形成反応に限定されており、副反応として脱炭酸が進行しうるラジカル型反応の開発が望まれていた。本研究では、化学量論量の外部塩基を必要としない、レドックス活性なLewis酸触媒を用いたラジカル機構によるカルボン酸の直接的触媒的αー酸化反応の開発に成功した。さらに詳細な反応機構解析により、鉄とアルカリ金属の異種金属協働型触媒系によるカルボン酸の新規エノラート化機構を明らかとした。

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

これまで達成されていなかった化学量論量の外部塩基が不要なカルボン酸の触媒的な活性化法を確立した。本研究成果を基盤として様々な応用研究が可能であると考えられる。

今後の研究の推進方策

詳細な反応機構解析により独自の異種金属協働型触媒系によるカルボン酸の新規エノラート化機構が明らかとなった。本結果をもとに様々な反応への応用や、様々な組み合わせの二重活性化法の確立を目指す。

次年度使用額が生じた理由

安価な触媒系の開発に成功したため本年度は予算を減額している。次年度は種々の金属触媒、有機触媒の検討を行う。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 5件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Chemoselective Catalytic α-Oxidation of Carboxylic Acids: Iron/Alkali Metal Cooperative Redox Active Catalysis2020

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Tsukushi、Yazaki Ryo、Ohshima Takashi
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 142 ページ: 4517~4524

    • DOI

      10.1021/jacs.0c00727

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thionoesters as 1,2‐Dipolarophiles for [4+2] Cycloaddition with Cyclobutanones2019

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Yohei、Tsuji Taro、Nakatake Daiki、Yazaki Ryo、Ohshima Takashi
    • 雑誌名

      Asian Journal of Organic Chemistry

      巻: 8 ページ: 1071~1074

    • DOI

      10.1002/ajoc.201900156

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanistic Insight into Catalytic Aerobic Chemoselective α-Oxidation of Acylpyrazoles2019

    • 著者名/発表者名
      Ohshima Takashi、Yazaki Ryo、Taninokuchi Seiya
    • 雑誌名

      HETEROCYCLES

      巻: 99 ページ: 906~906

    • DOI

      10.3987/COM-18-S(F)58

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cross-Dehydrogenative Coupling of Carbonyls for Heterocycle Synthesis2019

    • 著者名/発表者名
      Yazaki Ryo、Ohshima Takashi
    • 雑誌名

      Heterocycles via Cross Dehydrogenative Coupling

      巻: - ページ: 213~229

    • DOI

      10.1007/978-981-13-9144-6_6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent strategic advances for the activation of benzylic C?H bonds for the formation of C?C bonds2019

    • 著者名/発表者名
      Yazaki Ryo、Ohshima Takashi
    • 雑誌名

      Tetrahedron Letters

      巻: 60 ページ: 151225~151225

    • DOI

      10.1016/j.tetlet.2019.151225

    • 査読あり
  • [学会発表] 化学選択性の精密制御のための触媒反応開発2020

    • 著者名/発表者名
      矢崎亮
    • 学会等名
      日本薬学会第140年会
    • 招待講演
  • [学会発表] ラジカル機構によるカルボン酸の触媒的α-酸化反応2020

    • 著者名/発表者名
      田中津久志、矢崎亮、大嶋孝志
    • 学会等名
      日本薬学会第140年会
  • [学会発表] 触媒的酸化的クロスカップリング反応を用いたα、β-連続四置換炭素含有α-アミノ酸の合成2020

    • 著者名/発表者名
      橋口佳代子、吉田真奈、池田哲、田中津久志、矢崎亮、大嶋孝志
    • 学会等名
      日本薬学会第140年会
  • [学会発表] αーアミノ酸誘導体のβ位アミノ化反応の開発2020

    • 著者名/発表者名
      田渕友梨、矢崎亮、大嶋孝志
    • 学会等名
      日本薬学会第140年会
  • [学会発表] The Utility of Thionoesters as 1,2-Dipolarophile for Cycloaddition Reactions2019

    • 著者名/発表者名
      Yohei Matsumoto, Daiki Nakatake, Taro Tsuji, Ryo Yazaki, Takashi Ohshima
    • 学会等名
      The 27th French-Japanese Symposium on Medicinal and Fine Chemistry
  • [学会発表] Catalytic Oxidative α-Benzylation of Carboxylic Acid Equivalents2019

    • 著者名/発表者名
      Tsukushi Tanaka, Kayoko Hashiguchi, Takafumi Tanaka, Ryo Yazaki and Takashi Ohshima
    • 学会等名
      The 1st International Symposium on Hybrid Catalysis
    • 国際学会
  • [学会発表] 酸素雰囲気下におけるアミノ酸誘導体の触媒的脱水素型クロスカップリ ング反応の開発2019

    • 著者名/発表者名
      辻 汰朗、田中尊書、田中津久志、矢崎亮、大嶋孝志
    • 学会等名
      第56回化学関連支部合同九州大会
  • [学会発表] Acylpyrazole as Carboxylic Acid Equivalent Platform for Chemoselective Catalysis2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yazaki, Seiya Taninokuchi, Keisuke Tokumasu, Tsukushi Tanaka and Takashi Ohshima
    • 学会等名
      27th International Society of Heterocyclic Chemistry Congress (ISHC-27)
    • 国際学会
  • [学会発表] カルボン酸等価体の触媒的酸化的α-ベンジル化反応2019

    • 著者名/発表者名
      田中津久志、橋口佳代子、田中尊書、矢崎亮、大嶋孝志
    • 学会等名
      第36回有機合成化学セミナー
  • [学会発表] Sterically Congested Cross Coupling Reaction for Amino Acid Synthesis2019

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yazaki, Yohei Matsumoto, Jun Sawamura, Yumi Murata, Takashi Nishikata, and Takashi Ohshima
    • 学会等名
      第66回有機金属化学討論会
  • [学会発表] 触媒的酸化的クロスカップリング反応を用いたα,β-連続四置換炭素含有α-アミノ酸の合成2019

    • 著者名/発表者名
      橋口佳代子、吉田真奈、池田哲、田中津久志、矢崎亮、大嶋孝志
    • 学会等名
      第45回反応と合成の進歩シンポジウム
  • [学会発表] ラジカルクロスカップリングによるα,β-連続四置換炭素含有非天然型α-アミノ酸の合成2019

    • 著者名/発表者名
      松本洋平、澤村淳、村田祐美、西形孝司、矢崎亮、大嶋孝志
    • 学会等名
      第116回有機合成シンポジウム2019年【秋】
  • [学会発表] ラジカルクロスカップリングによるα,β-連続四置換炭素含有非天然型α-アミノ酸の合成2019

    • 著者名/発表者名
      松本洋平、澤村淳、村田祐美、西形孝司、矢崎亮、大嶋孝志
    • 学会等名
      第36回日本薬学会九州支部大会
  • [学会発表] 酸素雰囲気下におけるアミノ酸誘導体の触媒的脱水素型クロスカップリング反応の開発2019

    • 著者名/発表者名
      辻汰朗、田中尊書、田中津久志、矢崎亮、大嶋孝志
    • 学会等名
      第36回日本薬学会九州支部大会
  • [学会発表] Catalytic α-Oxidation of Carboxylic Acids via Radical Process2019

    • 著者名/発表者名
      Tsukushi Tanaka, Ryo Yazaki, Takashi Ohshima
    • 学会等名
      International Joint Symposium on Synthetic Organic Chemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] Chemoselective Catalytic α-Oxidation of Carboxylic Acids2019

    • 著者名/発表者名
      Tsukushi Tanaka, Ryo Yazaki, Takashi Ohshima
    • 学会等名
      The 2nd Japan Germany Singapore Trilateral Symposium on Precision Synthesis and Catalysis and 4th International Symposium on Precisely Designed Catalysts with Customized Scaffolding
    • 国際学会
  • [学会発表] Radical Cross-Coupling of Amino Acid Schiff Bases for Highly Congested Unnatural α-Amino Acid Synthesis2019

    • 著者名/発表者名
      Yohei Matsumoto, Jun Sawamura, Yumi Murata, Takashi Nishikata, Ryo Yazaki, Takashi Ohshima
    • 学会等名
      The 2nd Japan Germany Singapore Trilateral Symposium on Precision Synthesis and Catalysis and 4th International Symposium on Precisely Designed Catalysts with Customized Scaffolding
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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