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2014 年度 実績報告書

銅ー有機ニトロキシド型ハイブリッド触媒によるアルコール空気酸化反応の開発

研究課題

研究課題/領域番号 24390001
研究機関東北大学

研究代表者

岩渕 好治  東北大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (20211766)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード空気酸化 / アルコール酸化 / 酸化触媒 / 銅ニトロキシド / 不斉酸化
研究実績の概要

常温・常圧の空気雰囲気下でアルコールのカルボニル化合物への高化学選択的酸化を実現する銅ー有機ニトロキシルラジカル協奏触媒の基質適用性の拡張と精密合成化学への応用を目指して検討を行った。基質アルコールの構造的特徴と触媒システムとの適合性を精査した結果、基質中の配位性官能基の有無に応じて、共触媒として用いる銅塩の種類を使い分けることで一定以上の触媒効率を保障できることを明らかにした。すなわち、配位性官能基を持たないアルコールを効率的に酸化するためには、ルイス酸性の強い銅トリフラートと有機ニトロキシルラジカルの組み合わせが重要となることが明らかとなった。一方、配位性官能基(アミン、アセタール、エステル等)を有するアルコールでは、ルイス酸性の弱い塩化銅と有機ニトロキシルラジカルの組み合わせが良好な結果を与えることを見出した。水酸基以外に硬ルイス塩基性官能基を持たない基質を活性中心に近づけるため、電子求引性の大きなトリフラートイオンを対イオンとする銅塩が良好な結果を与えた一方、銅イオンに必要以上に基質が強く配位してしまうと反応効率が低下することが上記現象の理由と考察している。また、1級アルコールの酸化では立体的にこみ入った有機ニトロキシルラジカルの適用が重要となることも判明し、これより最適反応条件を選択する指標が定められた。
上記検討と平行して、光学活性アザアダマンタン型ニトロキシルラジカルを種々合成して、不斉酸化への展開を目指した検討を行った。これまで70%eeの不斉収率を与える触媒を獲得するとともに、実験結果を合理的に説明する反応機構モデルを構築した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Highly Efficient Aerobic Oxidation of Alcohols by Using Less-Hindered Nitroxyl-Radical/Copper Catalysis: Optimum Catalyst Combinations and Their Substrate Scope2015

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Sasano, Naoki Kogure, Tomohiro Nishiyama, Shota Nagasawa, Yoshiharu Iwabuchi
    • 雑誌名

      Chemistry-An Asian Journal

      巻: 10 ページ: 1004-1009

    • DOI

      10.1002/asia.201403245

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of an Azanoradamantane-Type Nitroxyl Radical Catalyst for Class-Selective Oxidation of Alcohols2015

    • 著者名/発表者名
      Ryusuke Doi, Masatoshi Shibuya, Tsukasa Murayama, Yoshihiko Yamamoto, Yoshiharu Iwabuchi
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemsitry

      巻: 80 ページ: 401-413

    • DOI

      10.1021/jo502426p

    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mechanistic Insight into Aerobic Alcohol Oxidation Using NOx-Nitroxide Catalysis Based on Catalyst Structure-Activity Relationships2014

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Shibuya, Shota Nagasawa, Yuji Osada, Yoshiharu Iwabuchi
    • 雑誌名

      The Journal of Organic Chemistry

      巻: 79 ページ: 10256-10268

    • DOI

      10.1021/jo501862k

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly Enantioselective Organocatalytic Oxidative Kinetic Resolution of Secondary Alcohols Using Chiral Alkoxyamines as Precatalysts: Catalyst Structure, Active Species, and Substrate Scope2014

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Murakami, Yusuke Sasano, Masaki Tomizawa, Masatoshi Shibuya, Eunsang Kwon, Yoshiharu Iwabuch
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 136 ページ: 17591-17600

    • DOI

      10.1021/ja509766f

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 有機ニトロキシルラジカル-銅触媒系を用いたアルコール空気酸化反応条件の最適化2015

    • 著者名/発表者名
      小暮直貴,笹野裕介,西山智弘,長澤翔太,岩渕好治
    • 学会等名
      日本薬学会第135年会
    • 発表場所
      神戸学院大学
    • 年月日
      2015-03-25 – 2015-03-28
  • [学会発表] AZADO-銅触媒系によるアミノアルコール類の高化学選択的空気酸化反応の開発と応用2014

    • 著者名/発表者名
      長澤翔太,笹野裕介,澁谷正俊,Jaiwook Park, 岩渕好治
    • 学会等名
      第40回反応と合成の進歩シンポジウム
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      2014-11-10 – 2014-11-11
  • [学会発表] Development of AZADO: The highly active organocatalyst for alcohol oxidation2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshiharu Iwabchi
    • 学会等名
      The 24th French-Japanese Symposium on Medicinal and Fine Chemsitry
    • 発表場所
      University Claude Bernard Lyon 1, France
    • 年月日
      2014-09-14 – 2014-09-17
    • 招待講演
  • [学会発表] AZADO-銅触媒系を用いたアミノアルコール類の高化学選択的空気酸化反応2014

    • 著者名/発表者名
      長澤翔太、笹野裕介、澁谷正俊、岩渕好治
    • 学会等名
      第25回記念万有仙台シンポジウム
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      2014-06-14 – 2014-06-14
  • [学会発表] Highly Chemoselective Aerobic Oxidation of Amino Alcohols to Amino Carbonyl Compounds2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshiharu Iwbuchi
    • 学会等名
      The International Startup Symposium of Cutting-Edge Organic Chemistry in Asia (III)
    • 発表場所
      National Tsing Hua University, Hsinchu, Taiwan
    • 年月日
      2014-04-19 – 2014-04-21
    • 招待講演
  • [備考] 東北大学大学院薬学研究科合成制御化学分野ホームページ

    • URL

      http://www.pharm.tohoku.ac.jp/~gousei/synthetic/index.html

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公開日: 2016-06-01  

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