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2022 年度 実施状況報告書

糖化学の新展開のための非平衡カルボカチオン化学のネットワーク構築

研究課題

研究課題/領域番号 20KK0121
研究機関北海道大学

研究代表者

永木 愛一郎  北海道大学, 理学研究院, 教授 (80452275)

研究分担者 宮村 浩之  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (00548943)
信田 尚毅  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 助教 (20839972)
殿村 修  京都大学, 工学研究科, 助教 (70402956)
芦刈 洋祐  北海道大学, 理学研究院, 特任助教 (70865584)
研究期間 (年度) 2020-10-27 – 2026-03-31
キーワードグリコシルカチオン / フローマイクロリアクター
研究実績の概要

有機カチオン種は正電荷を有した短寿命な活性中間体であり、化学反応や生体反応において最も頻繁に発生する中間体の一つである。有機化学分野で古くから合成に利用されており、現在も主にカチオン前駆体とLewis酸から求核剤が共存する条件においてカチオン中間体を平衡的(可逆的)に発生させ、求核剤で瞬時に補足することにより様々な化合物合成に利用されている。一方で、有機カチオン種は、その不安定さから求核剤の共存しない条件(非共存条件)において非平衡的(不可逆的)に発生させることは困難であり、これがカチオン化学の展開を妨げてきた。特に糖鎖合成の中心となるグリコシル化反応の鍵中間体と考えられて
いるグリコシルカチオンは、極めて不安定であることから、直接的な観測は達成されておらず、その構造や反応性の研究は推定の域を出ていない。このような背景のもと、本国際共同研究では、フランスポワティエ大学のThibaudeau教授との共同研究を通し、我々のフローマイクロ合成技術とThibaudearu教授の超強酸技術とを融合させた超強酸フロー技術の構築を行う。本年度は、前年度に開発したフロー型電解合成装置を活用し、フローマイクロリアクターを用いた不可逆的なグリコシルカチオン発生とその反応の検討を行った。その結果、グリコシルカチオンのフロー電解発生とその後のグリコシル化反応を達成した。特に糖の構造(保護基や立体化学、員数など)により、発生効率が大きく異なることが分かった。

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

予定していたフロー電解によるグリコシルカチオン発生を達成したため

今後の研究の推進方策

引き続きフロー電解法によるグリコシルカチオン発生法とその反応の検討を行う。とくにフローマイクロリアクターの特徴である精密な滞留時間制御を活用し、反応時間による生成物の変化からグリコシルカチオンおよびその誘導体の性質を解明していきたい。

次年度使用額が生じた理由

世界的な半導体の供給不足により使用を予定していた分析装置の納品が遅れ、予定していた実験を一部次年度での実施に変更したため

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 1件、 招待講演 10件)

  • [国際共同研究] University of Pavia(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      University of Pavia
  • [雑誌論文] Glycosyl Dioxalenium Ions as Reactive Intermediates of Automated Electrochemical Assembly2022

    • 著者名/発表者名
      Shibuya Akito、Kato Moeko、Saito Asuka、Manmode Sujit、Nishikori Naoto、Itoh Toshiyuki、Nagaki Aiichiro、Nokami Toshiki
    • 雑誌名

      European Journal of Organic Chemistry

      巻: 2022 ページ: e202200135

    • DOI

      10.1002/ejoc.202200135

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid gas-liquid reaction in flow. Continuous synthesis and production of cyclohexene oxide2022

    • 著者名/発表者名
      Mandai Kyoko、Yamamoto Tetsuya、Mandai Hiroki、Nagaki Aiichiro
    • 雑誌名

      Beilstein Journal of Organic Chemistry

      巻: 18 ページ: 660~668

    • DOI

      10.3762/bjoc.18.67

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rapid access to organic triflates based on flash generation of unstable sulfonium triflates in flow2022

    • 著者名/発表者名
      Takumi Masahiro、Sakaue Hodaka、Shibasaki Daiki、Nagaki Aiichiro
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 58 ページ: 8344~8347

    • DOI

      10.1039/D2CC02344J

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Flash functional group-tolerant biaryl-synthesis based on integration of lithiation, zincation and negishi coupling in flow2022

    • 著者名/発表者名
      Ashikari Yosuke、Guan Kaiteng、Nagaki Aiichiro
    • 雑誌名

      Frontiers in Chemical Engineering

      巻: 4 ページ: 964767

    • DOI

      10.3389/fceng.2022.964767

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Flow‐Chemistry‐Enabled Synthesis of 5‐Diethylboryl‐2,3′‐bipyridine and Its Self‐Assembly Dynamics2022

    • 著者名/発表者名
      Wakabayashi Shigeharu、Takumi Masahiro、Kamio Shintaro、Wakioka Masayuki、Ohki Yasuhiro、Nagaki Aiichiro
    • 雑誌名

      Chemistry A European Journal

      巻: 29 ページ: e202202882

    • DOI

      10.1002/chem.202202882

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Flash Synthesis and Continuous Production of C-Arylglycosides in a Flow Electrochemical Reactor2022

    • 著者名/発表者名
      Takumi Masahiro、Nagaki Aiichiro
    • 雑誌名

      Frontiers in Chemical Engineering

      巻: 4 ページ: 862766

    • DOI

      10.3389/fceng.2022.862766

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] フロー研究が導く有機化学の高速化について2023

    • 著者名/発表者名
      永木愛一郎
    • 学会等名
      近畿化学協会有機金属部会2022年度第4回例会
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロフロー研究DXが導く高速合成化学2023

    • 著者名/発表者名
      永木愛一郎
    • 学会等名
      日本薬学会第143年会
    • 招待講演
  • [学会発表] フロー電解による短寿命炭素カチオン種の高速発生と反応2023

    • 著者名/発表者名
      永木愛一郎
    • 学会等名
      電気化学会第90回大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 高速有機合成2022

    • 著者名/発表者名
      永木愛一郎
    • 学会等名
      北海道大学理学部新任教授講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロリアクター研究が導く高速合成化学2022

    • 著者名/発表者名
      永木愛一郎
    • 学会等名
      メトラー・トレドオンラインセミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] フローマイクロ高速有機合成化学2022

    • 著者名/発表者名
      永木愛一郎
    • 学会等名
      有機合成若手セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロリアクターが導く高速合成2022

    • 著者名/発表者名
      永木愛一郎
    • 学会等名
      第12回CSJ化学フェスタ2022
    • 招待講演
  • [学会発表] フローマイクロリアクター研究が導くフラスコ化学では実現できない合成化学、生産技術2022

    • 著者名/発表者名
      永木愛一郎
    • 学会等名
      情報機構セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロリアクター研究が導く高速合成化学2022

    • 著者名/発表者名
      永木愛一郎
    • 学会等名
      大陽日酸株式会社筑波研究所30周年記念講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Flash Chemistry Makes Impossible Chemistry Possible2022

    • 著者名/発表者名
      Aiichiro Nagaki
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry Kota Kinabalu
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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