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2018 年度 実績報告書

B3NO2型特殊反応場を駆使する重要触媒反応群の開発

公募研究

研究領域高難度物質変換反応の開発を指向した精密制御反応場の創出
研究課題/領域番号 18H04276
研究機関公益財団法人微生物化学研究会

研究代表者

熊谷 直哉  公益財団法人微生物化学研究会, 微生物化学研究所, 主席研究員 (40431887)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワードアミド化 / 触媒 / 原子効率 / ヘテロ環 / ホウ素
研究実績の概要

アミド結合はタンパク質やナイロン等の生体・合成高分子の主鎖を形成するほか,多くの農薬・医薬品に含まれる重要な骨格形成要素である。アミド化合物はカルボン酸とアミンを原料として合成されることが多く,酸ハロゲン化物や活性エステルの事前調製を含む2工程を経る方法,あるいは脱水縮合剤を用いて1工程で合成する方法が主流である。しかしながら,何れの合成法においても反応試薬の援用が不可欠であり,原理的に化学量論以上の試薬由来廃棄物を生じる点が懸案事項として残されている。アミド結合形成反応は大規模反応を実施する産業界での需要が高く,有機合成において環境調和性が無視できないファクターとして捉えられる機運がますます高まりつつある中,カルボン酸とアミンから試薬の援用なく直接アミド結合を形成する手法が注目を集めている。前年度は,最近我々が独自のコンセプトに基づいて設計したB3NO2型ヘテロ6員環多核ホウ素化合物DATB(1,3-dioxa-5-aza-2,4,6-triborinane)を触媒とする直接アミド化反応の反応促進機構の解析を進めると同時に,安価に大量合成可能なDATB類縁体の導出に着手した。DFT計算による反応機構解析から,窒素に隣接する2つのホウ素は窒素部位がカルボン酸からプロトン化を受けることで十分なLewis酸性を獲得し,2点同時配位型でカルボン酸の活性化を起こすことが示された。また,B3NO2の外郭部位をm-ターフェニルからジアリールピリミジン型へと変更したPym-DATBとすることで,安価な原料からクロマトグラフィー精製の不要な簡便合成法を確立し,グローバルなサプライヤーからの市販化を果たすことができた。

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

当初の目的であった反応機構解析と触媒の市販化を達成し,国際学術誌に論文発表することができた。

今後の研究の推進方策

前年度に,DATBの触媒のメカニズムを明らかにし汎用性誘導体Pym-DATB を導出した。現在B3NO2環周囲にsp3骨格を採用した誘導体の合成法を模索しており,構造柔軟性と反応速度の相関を精査するとともにキラルDATBの導出も目指し,安価なラセミ体アミンから高付加価値キラルアミン類を与える光学分割法に適用する予定である。また,DATB類の強力なカルボン酸活性化能を利用し,クロスカップリング等の有用な骨格形成反応への適用も検討する予定である。

  • 研究成果

    (41件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 15件、 招待講演 18件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Direct Catalytic Asymmetric Mannich-Type Reaction of an α-CF3 Amide to Isatin Imines2019

    • 著者名/発表者名
      Jin-Sheng Yu, Hidetoshi Noda, Naoya Kumagai,* and Masakatsu Shibasaki
    • 雑誌名

      Synlett

      巻: 30 ページ: 488-492

    • DOI

      10.1055/s-0037-1611642

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Achiral Trisubstituted Thioureas as Secondary Ligands to Cu(I) Catalysts: Direct Catalytic Asymmetric Addition of α-Fluoronitriles to Imines2019

    • 著者名/発表者名
      Pandur Venkatesan Balaji, Lennart Brewitz, Naoya Kumagai,* and Masakatsu Shibasaki*
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 58 ページ: 2644-2648

    • DOI

      10.1002/anie.201812673

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 7-Azaindoline Auxiliary: A Versatile Attachment Facilitating Enantioselective C-C Bond-Forming Catalysis2019

    • 著者名/発表者名
      Naoya Kumagai,* and Masakatsu Shibasaki*
    • 雑誌名

      Synthesis

      巻: 51 ページ: 185-193

    • DOI

      10.1055/s-0037-1610412

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Catalytic Asymmetric Synthesis of syn-Aldols with Methyl Ketone Functionality and anti-Aldol with a Thioamide2019

    • 著者名/発表者名
      Yuya Ota, Zhao Li, Naoya Kumagai,* and Masakatsu Shibasaki*
    • 雑誌名

      Synlett

      巻: 30 ページ: 620-624

    • DOI

      10.1055/s-0037-1610690

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Fluorogenic C4N4 Probe for Azide-Based Labelling2019

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Noda, Yasuko Asada, Masakatsu Shibasaki,* and Naoya Kumagai*
    • 雑誌名

      Org. Biomol. Chem.

      巻: 17 ページ: 1813-1816

    • DOI

      10.1039/C8OB02695E

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neighboring Protonation Unveils Lewis Acidity in the B3NO2 Heterocycle2019

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Noda, Yasuko Asada, Masakatsu Shibasaki,* and Naoya Kumagai*
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 141 ページ: 1546-1554

    • DOI

      10.1021/jacs.8b10336

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Catalytic Asymmetric Aldol Reaction of α-Alkoxyamides to α-Fluorinated Ketones2019

    • 著者名/発表者名
      Roman Pluta, Naoya Kumagai,* and Masakatsu Shibasaki*
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 58 ページ: 2459-2463

    • DOI

      10.1002/anie.201814607|

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A C4N4 Diaminopyrimidine Fluorophore2019

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Noda, Yasuko Asada, Tatsuro Maruyama, Naoki Takizawa, Nobuo N. Noda, Masakatsu Shibasaki,* and Naoya Kumagai*
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 25 ページ: 4299-4304

    • DOI

      10.1002/chem.201900467

    • 査読あり
  • [雑誌論文] All Non-Carbon B3NO2 Exotic Heterocycle: Synthesis, Dynamics, and Catalysis2019

    • 著者名/発表者名
      Christopher R. Opie, Hidetoshi Noda, Masakatsu Shibasaki,* Naoya Kumagai*
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 25 ページ: 4648-4653

    • DOI

      10.1002/chem.201900715

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solvent-Dependent Enantio-divergence in anti-Selective Catalytic Asymmetric Nitroaldol Reactions2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Karasawa, Akira Saito, Naoya Kumagai*, Masakatsu Shibasaki*
    • 雑誌名

      Org. Lett.

      巻: 21 ページ: 3581-3583

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.9b00982

    • 査読あり
  • [雑誌論文] anti-Selective Catalytic Asymmetric Nitroaldol Reaction of α-Keto Esters: Intriguing Solvent Effect, Flow Reaction, and Synthesis of Active Pharmaceutical Ingredients2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Karasawa, Raphael Oriez, Naoya Kumagai,* and Masakatsu Shibasaki*
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 140 ページ: 12290-12295

    • DOI

      10.1021/jacs.8b08236

    • 査読あり
  • [学会発表] 特殊ヘテロ環による触媒反応2019

    • 著者名/発表者名
      熊谷直哉
    • 学会等名
      新学術領域研究「高難度物質変換反応の開発を指向した精密制御反応場の創出」第6回公開シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Chemistry Empowered by Unique Heterocycles2019

    • 著者名/発表者名
      Naoya Kumagai
    • 学会等名
      日本化学会第99年会
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct Catalytic Asymmetric Aldol Reaction of α-Vinyl Thioamide and Amide and their Applications in Enantioselective Synthesis of Natural Products2019

    • 著者名/発表者名
      Jin CUI, 竹内 倫文, 大朏 彰道, 渡辺 匠, 熊谷 直哉, 柴崎 正勝
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
  • [学会発表] α-ケトエステルのanti選択的触媒的不斉ニトロアルドール反応2019

    • 著者名/発表者名
      柄澤 智哉, Raphael ORIEZ, 熊谷 直哉, 柴﨑 正勝
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
  • [学会発表] Lewis酸/光触媒系によるGABA誘導体の不斉合成法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      Santosh Kisan PAGIRE, 熊谷 直哉, 柴﨑 正勝
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
  • [学会発表] B3NO2型ヘテロ環化合物Pym-DATBによる触媒的アミド化反応2019

    • 著者名/発表者名
      Christopher Roderick OPIE, 野田 秀俊, 柴崎 正勝, 熊谷 直哉
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
  • [学会発表] 新規C4N4フルオロフォア2019

    • 著者名/発表者名
      野田 秀俊, 朝田 康子, 丸山 達朗, 滝沢 直己, 野田 展生, 柴﨑 正勝, 熊谷 直哉
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
  • [学会発表] Direct Catalytic Asymmetric Aldol Reaction of Amides in the Synthesis of Fluorinated α, β-Dihydroxy Acids2019

    • 著者名/発表者名
      Roman PLUTA, 熊谷 直哉, 柴崎 正勝
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
  • [学会発表] Achiral Trisubstituted Thioureas as Secondary Ligands to Cu(I) Catalysts: Direct Catalytic Asymmetric Addition of alpha-Fluoronitriles to Imines2019

    • 著者名/発表者名
      Pandur BALAJI, Lennart BREWITZ, 熊谷 直哉, 柴崎 正勝
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
  • [学会発表] Direct catalytic asymmetric Mannich-type reaction of an α -CF3 amide to isatin imines supported by mechanistic study on bis(tetrahydrophosphole)-type ligands2019

    • 著者名/発表者名
      余 金生, 李 釗, 野田 秀俊, 熊谷 直哉, 柴﨑 正勝
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
  • [学会発表] 複核ホウ素ヘテロ環を触媒とする直接的アミド化反応の反応機構解析2018

    • 著者名/発表者名
      野田秀俊、朝田康子、柴崎正勝、熊谷直哉
    • 学会等名
      第16回次世代を担う有機化学シンポジウム
  • [学会発表] Catalytic Function Dictated by the B3NO2 Ring System2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Kumagai
    • 学会等名
      The 1st Sino-Japanese Symposium on Catalysis for Precision Synthesis & Catalysis
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] アミドをPlayGroundとした反応設計2018

    • 著者名/発表者名
      熊谷直哉
    • 学会等名
      第29回万有仙台シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] On the Mechanism of Direct Amidation Catalyzed by the B3NO2 Heterocyclic2018

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Noda, Yasuko Asada, Masakatsu Shibasaki, Naoya Kumagai
    • 学会等名
      24th IUPAC International Conference on Physical Organic Chemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] 特異ヘテロ環化合物の化学2018

    • 著者名/発表者名
      熊谷直哉
    • 学会等名
      御茶の水女子大学講演
    • 招待講演
  • [学会発表] Catalytic Function Dictated by the B3NO2 Heterocycle2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Kumagai
    • 学会等名
      CSJ-RSC Joint Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chemistry Empowered by Unique Heterocycles2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Kumagai
    • 学会等名
      University of Edinburgh
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chemistry Empowered by Unique Heterocycles2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Kumagai
    • 学会等名
      University of Nottingham
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chemistry Empowered by Unique Heterocycles2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Kumagai
    • 学会等名
      Ludwig-Maximillians University
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chemistry Empowered by Unique Heterocycles2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Kumagai
    • 学会等名
      Max-Planck Institute
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chemistry Empowered by Unique Heterocycles2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Kumagai
    • 学会等名
      ETH Zurich
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chemistry Empowered by Unique Heterocycles2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Kumagai
    • 学会等名
      Merck Ltd., NJ, US
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chemistry Empowered by Unique Heterocycles2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Kumagai
    • 学会等名
      Sunovion Ltd., NJ, US
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chemistry Empowered by Unique Heterocycles2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Kumagai
    • 学会等名
      MIT, MA, US
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chemistry Empowered by Unique Heterocycles2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Kumagai
    • 学会等名
      Harvard University
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chemistry Empowered by Unique Heterocycles2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Kumagai
    • 学会等名
      Caltech
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chemistry Empowered by Unique Heterocycles2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Kumagai
    • 学会等名
      University of California, Berkeley
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chemistry Empowered by Unique Heterocycles2018

    • 著者名/発表者名
      Naoya Kumagai
    • 学会等名
      Stanford University
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 希土類 /Na 異種 2 核金属触媒によるα - アミノ 3 級アルコールの迅速不斉合成と 医薬品合成への応用2018

    • 著者名/発表者名
      柄澤智哉,Raphael ORIEZ,熊谷直哉,柴﨑正勝
    • 学会等名
      第44回反応と合成の進歩シンポジウム
  • [備考] 微生物化学研究会

    • URL

      http://www.bikaken.or.jp

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公開日: 2019-12-27  

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