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2020 年度 実績報告書

協奏機能型不斉触媒による効率的有用物質生産

研究課題

研究課題/領域番号 20H03371
研究機関公益財団法人微生物化学研究会

研究代表者

柴崎 正勝  公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所, 所長 (30112767)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード触媒的不斉合成
研究実績の概要

ごく少量の不斉源により大量の目的化合物の分子骨格を化学的かつ光学的に純粋に構築できる触媒的不斉反応は、立体制御が必須な医薬品合成において理想的かつ強力なテクノロジーである。本研究の目的は、複数の触媒機能を同時発現する協奏機能型触媒による革新的な触媒的不斉炭素-炭素結合形成反応の開発と、その重要医薬品群の実践的短工程不斉合成への応用である。これまで低反応性ゆえに触媒反応開発において顧みられてこなかったアミドやニトリルといった基質について、多くのエネルギー・活性化試薬の過剰投入による反応開発スタイルからの脱却を図り、協奏機能型触媒を駆使する無駄のない実践的合成法の地球環境上・産業上のアドバンテージを示していく。
アミドを基質とする系では、7-アザインドリンアミドを反応プラットフォームとする触媒的不斉合成に進展が見られた。これまでカチオンとアニオンを反応活性種とする2電子系の化学に極めて有効な協奏機能型触媒を見出していたが、この触媒系が光照射によって発生させた1電子系活性種であるラジカルを用いる高選択的なアミドへの共役付加にも有効であることを見出した。本手法は生理活性物質であるγ-アミノ酪酸誘導体の効率的合成法を提供する。
一方ニトリルを基質とする系では、独自に設計したニッケルを中心金属とするピンサー型錯体がニトリル基の活性化に有効であることを示すことができた。アセトニトリルは安価で大量入手可能な溶媒であるが、そのα位酸性度の低さから炭素求核剤としての触媒反応における利用はほとんど開拓されてこなかった。今年度は新規触媒がアセトニトリルを求核種とするアルドール型反応に有用であることを見出し、これまで中程度のエナンチオ選択性に留まっていた本反応において初めて95%を超える不斉収率を達成することができた。

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

アミド及びニトリルを基質とした触媒的不斉反応の開発において進捗が見られているため

今後の研究の推進方策

前年度までに得られた7-アザインドリンアミドを反応プラットフォームとする触媒的不斉光化学反応、及びキラルピンサー型錯体を触媒として用いるアセトニトリルを炭素求核剤とするアルドール型反応に関する知見を深化させていく。
前者は光化学に特有な求核型活性種へと適用していくことで協奏機能型触媒の有用性を示していく。後者では中心金属・不斉環境のさらなる最適化によって基質一般性を拡充し、アセトニトリルを安価で大量入手可能な炭素求核剤として広く認知させることを目指す。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Direct Catalytic Asymmetric Addition of Alkylnitriles to Aldehydes with Designed Nickel?Carbene Complexes2021

    • 著者名/発表者名
      Saito Akira、Adachi Shinya、Kumagai Naoya、Shibasaki Masakatsu
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 60 ページ: 8739~8743

    • DOI

      10.1002/anie.202016690

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Introduction of a 7-aza-6-MeO-indoline auxiliary in Lewis-acid/photoredox cooperative catalysis: highly enantioselective aminomethylation of α,β-unsaturated amides2020

    • 著者名/発表者名
      Pagire Santosh K.、Kumagai Naoya、Shibasaki Masakatsu
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 11 ページ: 5168~5174

    • DOI

      10.1039/D0SC01890B

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Different Faces of [Ru(bpy)<sub>3</sub>Cl<sub>2</sub>] and <i>fac</i>[Ir(ppy)<sub>3</sub>] Photocatalysts: Redox Potential Controlled Synthesis of Sulfonylated Fluorenes and Pyrroloindoles from Unactivated Olefins and Sulfonyl Chlorides2020

    • 著者名/発表者名
      Pagire Santosh K.、Kumagai Naoya、Shibasaki Masakatsu
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 22 ページ: 7853~7858

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.0c02760

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Catalytic Asymmetric Addition of α‐Fluoronitriles to Aldehydes2020

    • 著者名/発表者名
      Balaji Pandur Venkatesan、Li Zhao、Saito Akira、Kumagai Naoya、Shibasaki Masakatsu
    • 雑誌名

      Chemistry ? A European Journal

      巻: 26 ページ: 15524~15527

    • DOI

      10.1002/chem.202004743

    • 査読あり
  • [学会発表] アセトニトリルを基質とする直截型触媒的不斉付加反応の開発2021

    • 著者名/発表者名
      齊藤 誠、足立 慎弥、熊谷 直哉、柴崎 正勝
    • 学会等名
      日本薬学会第141年会
  • [学会発表] 非活性オレフィンとスホニルクロリドの光触媒反応によるスルホニル化フルオレンとピロロインドールの合成2021

    • 著者名/発表者名
      PAGIRE Santosh、熊谷 直哉、柴崎 正勝
    • 学会等名
      日本薬学会第141年会
  • [学会発表] 触媒的化学選択的環状βーアミノ酸の合成2021

    • 著者名/発表者名
      Tak Raj Kumar、Amemiya Fuyuki、Noda Hidetoshi、Shibasaki Masakatsu
    • 学会等名
      日本薬学会第141年会
  • [学会発表] Direct Catalytic Asymmetric Addition of alpha-Fluoronitriles to Aldehydes2020

    • 著者名/発表者名
      Pandur Venkatesan Balaji, Zhao Li, Akira Saito, Naoya Kumagai, Masakatsu Shibasaki
    • 学会等名
      反応と合成の進歩2020特別企画シンポジウム
  • [学会発表] Direct Catalytic Asymmetric Vinylogous Addition of Butenolides to Chromones2020

    • 著者名/発表者名
      崔進、熊谷直哉、渡辺匠、柴崎正勝
    • 学会等名
      第117回有機合成シンポジウム
  • [備考] 微生物化学研究所

    • URL

      https://www.bikaken.or.jp

  • [備考] The Shibasaki Lab

    • URL

      https://www.bikaken.or.jp/research/group/shibasaki/shibasaki-lab/index.html

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公開日: 2022-12-28  

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