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2022 年度 実施状況報告書

分子状酸素が可能にするC(sp3)-H 結合官能基化による複素環骨格構築法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K06470
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) 2021-04-01 – 2024-03-31
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 / イソキサゾリン
研究実績の概要

遷移金属触媒を用いたsp3炭素-水素結合の直截的な官能基化による複素環化合物の合成法は,アトムエコノミー(原子効率)・ステップエコノミー(短工程)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化学量論量以上用いており,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.今回私は,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sp3炭素-水素結合官能基化反応が進行し,含窒素および含酸素複素環骨格の構築が可能になると考え研究を行った.
C(sp3)-H 結合官能基化による新たなイソキサゾリン骨格構築法の開発を目指し,研究を行った.初めに,(Z)-2,2-Dimethyl-1,3-diphenylpropan-1-one oximeをモデル基質とし,反応条件の検討を行った.検討の結果,Cu(OAc)2 5 mol%, 4-methoxypyridine 20 mol%, DCE溶媒中, 100 °C, 酸素雰囲気下にて反応を行うと高収率でイソキサゾリンが得られた.続いて本最適条件を用いて基質適用範囲の検討を行った.オキシム側のベンゼン環上の置換基,および,オキシムβ位に隣接するベンゼン環上の置換基についてはその電子状態に関わらず,いずれの基質においても良好に反応が進行した.さらに,アミドオキシムを基質として本反応条件に付すことにより,オキサジアゾリン骨格も構築可能であった.

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

「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,イソキサゾリン,オキサジアゾリ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合成を可能にする.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,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

    (7件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Transition‐Metal‐Free Intermolecular Hydrocarbonation of Styrenes Mediated by NaH/1,10‐Phenanthroline2023

    • 著者名/発表者名
      Nozawa‐Kumada Kanako、Onuma So、Ono Kanako、Kumagai Tomohiro、Iwakawa Yuki、Sato Katsuhiko、Shigeno Masanori、Kondo Yoshinori
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 29 ページ: e202203143

    • DOI

      10.1002/chem.202203143

    • 査読あり
  • [学会発表] 窒素ラジカル中間体を介した銅触媒によるスチレン類の直截的ハロアミノ化反応の開発2023

    • 著者名/発表者名
      林 雅人,熊田 佳菜子,根東 義則
    • 学会等名
      日本薬学会第143年会
  • [学会発表] 窒素ラジカル中間体を介した銅触媒による分子内 sp2炭素-水素結合アミド化反応の開発2022

    • 著者名/発表者名
      林 雅人,熊田 佳菜子,根東 義則
    • 学会等名
      第33回万有仙台シンポジウム
  • [学会発表] HSiEt3/I2による不飽和炭化水素の触媒的水素化反応の開発2022

    • 著者名/発表者名
      赤田 智弥,野口 小都,熊田 佳菜子,根東 義則
    • 学会等名
      第121回有機合成シンポジウム
  • [学会発表] Reductive Transformations by Organic Electron Donors2022

    • 著者名/発表者名
      Kanako Nozawa-Kumada, Erina Abe, Shungo Ito, Yuki Iwakawa, Koto Noguchi, So Onuma, Yoshinori Kondo
    • 学会等名
      International Symposium on Pure & Applied Chemistry Kota Kinabalu 2022
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] HSiEt3/I2によるアルキンの触媒的水素化反応の開発2022

    • 著者名/発表者名
      赤田 智弥,野口 小都,熊田 佳菜子,根東 義則
    • 学会等名
      第61回日本薬学会東北支部大会
  • [学会発表] Copper-Catalyzed Aerobic C(sp3)-H Functionalization for the Synthesis of Heterocycles2022

    • 著者名/発表者名
      Kanako Nozawa-Kumada, Yuta Matsuzawa, Kanako Ono, Takumi Kobayashi, Yoshinori Kondo
    • 学会等名
      The 11th Singapore International Chemistry Conference
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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