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2018 年度 実績報告書

金属錯体/ホスト分子ハイブリッド触媒系の創製と選択的C-H変換反応の開発

公募研究

研究領域分子合成オンデマンドを実現するハイブリッド触媒系の創製
研究課題/領域番号 18H04656
研究機関九州大学

研究代表者

國信 洋一郎  九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (40372685)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
キーワードC-H結合変換 / 位置選択性 / ホスト / テンプレート / 環状分子
研究実績の概要

本研究では、遷移金属触媒と触媒量のホスト分子(テンプレートや環状分子)の重奏的な利用により、位置選択的なC-H 結合変換反応を開発することを目的としている。
我々が以前開発した、触媒配位子と基質間での水素結合を利用するメタ位選択的なC-Hボリル化反応(Nature Chem. 2015, 7, 712)を利用することで、従来のC-H結合変換反応では困難だった芳香族化合物のメタ位選択的に様々な官能基や置換基を導入する方法の開発に成功した(Org. Lett. 2019, 21, 1342)。また、先に述べたメタ位選択的なC-Hボリル化反応で用いた触媒系を人工的な金属酵素と見なすことができると考え、その触媒系をC-Hボリル化に適用することにより、基質との水素結合を形成しえない触媒に比べて、C-Hボリル化が大幅に加速されること、基質特異性や官能基特異性が発現すること、を見出すことができた(ACS Catal. 2019, 9, 1705)。

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

現在のところ、テンプレートの利用によるC(sp2)-H結合変換反応の開発はあまりうまくいっていないものの、環状分子の利用によるC(sp2)-H結合変換反応の開発はうまく進行しており、現在精力的に研究を行なっている。よって、総じて、研究はおおむね順調に進展しているものと考えている。

今後の研究の推進方策

引き続き、環状分子の利用によるC(sp2)-H 結合変換反応の開発を行なう。この方法では、環状分子(ホスト分子)内に基質(ゲスト分子)を超分子相互作用により取り込むことで、基質を電子的に活性化することや、望まない反応点(芳香環のオルト位やメタ位)を立体的にブロックしてパラ位選択性を発現できると期待される。また、配向基を利用する方法や課題1の方法では実現できない、配位性の官能基をもたない基質(例えば、アルキルベンゼン)の位置選択的なC-H 結合変換反応も実現できるものと考えられる。
また、テンプレートの利用によるC(sp2)-H 結合変換反応も開発する。本研究では、テンプレートに含まれる触媒認識部位と基質認識部位により、遷移金属触媒と基質の両方を捕捉し、触媒金属中心を基質のメタ位もしくはパラ位C-H 結合に近づけることで、これまでほとんど報告例のなかったメタ位もしくはパラ位選択的なC(sp2)-H 変換反応を達成する。

  • 研究成果

    (36件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 5件、 招待講演 9件) 図書 (1件) 備考 (2件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [雑誌論文] Hydrogen Bond-Accelerated meta-Selective C-H Borylation of Aromatic Compounds and Expression of Functional Group and Substrate Specificities2019

    • 著者名/発表者名
      Lu, X.; Yoshigoe, Y.; Ida, H.; Nishi, M.; Kanai, M.; Kuninobu, Y.
    • 雑誌名

      ACS Catal.

      巻: 9 ページ: 1705-1709

    • DOI

      10.1021/acscatal.8b05005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrogen-Bond-Controlled Formal Meta-Selective C-H Transformations and Regioselective Synthesis of Multisubstituted Aromatic Compounds2019

    • 著者名/発表者名
      Wang, J.; Torigoe, T.; Kuninobu, Y.
    • 雑誌名

      Org. Lett.

      巻: 21 ページ: 1342-1346

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.9b00030

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Novel C-H Bond Transformations and Their Application to the Synthesis of Organic Functional Molecules2018

    • 著者名/発表者名
      Kuninobu, Y.
    • 雑誌名

      Synlett

      巻: 29 ページ: 2093-2107

    • DOI

      10.1055/s-0037-1610531

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of Solid-state Luminescent Materials by Complexation between π-Conjugated Molecules and Activators2018

    • 著者名/発表者名
      Yamakawa, T.; Yoshigoe, Y.; Wang, Z.; Kanai, M.; Kuninobu, Y.
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 47 ページ: 1391-1394

    • DOI

      10.1246/cl.180735

    • 査読あり
  • [学会発表] 触媒配位子による基質認識を利用する位置選択的なC-H結合変換反応の開発2019

    • 著者名/発表者名
      國信 洋一郎
    • 学会等名
      新学術「ハイブリッド」第2回公開シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 有機機能性分子合成を志向した新規炭素-水素結合変換反応の開発2019

    • 著者名/発表者名
      國信 洋一郎
    • 学会等名
      富山大学講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 水素結合部位をもつ配位子の改良によるメタ位選択的なC-Hボリル化反応の加速および基質特異性の発現2019

    • 著者名/発表者名
      盧 旭、吉越 裕介、井田 悠、西 光海、金井 求、國信 洋一郎
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] meta-Selective Functionalizations of Aromatic Compounds via Iridium-catalyzed C-H Borylation2019

    • 著者名/発表者名
      Jie Wang, Takeru Torigoe, Yoichiro Kuninobu
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] 非共有結合性相互作用を利用した蛍光材料の開発2019

    • 著者名/発表者名
      高田 雄大、吉越 裕介、國信 洋一郎
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] 非共有結合性相互作用を利用した蛍光材料の開発2019

    • 著者名/発表者名
      森 俊彰、吉越 裕介、國信 洋一郎
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] 6員環ヘテロ芳香族化合物の位置選択的なC-Hトリフルオロメチルチオ化反応の開発2019

    • 著者名/発表者名
      牟田 龍平、鳥越 尊、國信 洋一郎
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
  • [学会発表] キノリン類に対するC2位選択的なトリフルオロメチル化反応の開発2019

    • 著者名/発表者名
      白井孝宏、國信洋一郎、金井求
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
  • [学会発表] パラジウム触媒を用いた2,5-に置換イミダゾールのアリール化反応の開発2019

    • 著者名/発表者名
      藤後貴也、相馬洋平、國信洋一郎、金井求
    • 学会等名
      日本薬学会第139年会
  • [学会発表] 非共有結合性相互作用が引き起こす蛍光性π共役系分子の発光挙動変化2018

    • 著者名/発表者名
      吉越 裕介、山川 健司、金井 求、國信 洋一郎
    • 学会等名
      第28回万有福岡シンポジウム
  • [学会発表] Development of Regioselective C-H Bond Transformations2018

    • 著者名/発表者名
      Yoichiro Kuninobu
    • 学会等名
      The 2nd Japan-Spain Symposium on Organic Synthesis
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Control of Polarity and Improvement of Fluorescent Property of π-Conjugated Molecules Using Noncovalent Interaction2018

    • 著者名/発表者名
      Toshiaki Mori, Yusuke Yoshigoe, Kenji Yamakawa, Motomu Kanai, and Yoichiro Kuninobu
    • 学会等名
      第55回化学関連支部合同九州大会・外国人研究者交流 国際シンポジウム
    • 国際学会
  • [学会発表] 有機機能性分子合成を志向した新規炭素-水素結合変換反応の開発2018

    • 著者名/発表者名
      國信 洋一郎
    • 学会等名
      愛媛大学第249回応用化学科セミナーミニシンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 水素結合によるメタ位選択的C-Hボリル化反応の加速および基質特異性の発現2018

    • 著者名/発表者名
      盧 旭、吉越 裕介、井田 悠、西 光海、金井 求、國信 洋一郎
    • 学会等名
      第30回若手研究者のためのセミナー
  • [学会発表] meta-Selective Introduction of Functional Groups into Aromatic Compounds Based on Iridium-catalyzed C-H Borylation2018

    • 著者名/発表者名
      Jie Wang, Takeru Torigoe, Yoichiro Kuninobu
    • 学会等名
      第30回若手研究者のためのセミナー
  • [学会発表] マルチカラー発光を指向した非共有結合性相互作用を有する固体蛍光材料の開発2018

    • 著者名/発表者名
      森 敏彰、吉越 裕介、山川 健司、金井 求、國信 洋一郎
    • 学会等名
      第30回若手研究者のためのセミナー
  • [学会発表] 遷移金属触媒による炭素-水素結合変換反応2018

    • 著者名/発表者名
      國信 洋一郎
    • 学会等名
      第12回触媒道場
    • 招待講演
  • [学会発表] Formal meta-C-H Functionalizations via Iridium-catalyzed C-H Borylation2018

    • 著者名/発表者名
      Jie Wang, Takeru Torigoe, Yoichiro Kuninobu
    • 学会等名
      第65回有機金属化学討論会
  • [学会発表] Hydrogen Bond-Accelerated meta-Selective C-H Borylation of Aromatic Compounds and Expression of Substrate Specificity2018

    • 著者名/発表者名
      Xu Lu, Yusuke Yoshigoe, Haruka Ida, Mitsumi Nishi, Motomu Kanai, Yoichiro Kuninobu
    • 学会等名
      第65回有機金属化学討論会
  • [学会発表] 非共有結合性相互作用を利用する位置選択的なC-H結合変換反応の開発2018

    • 著者名/発表者名
      國信 洋一郎
    • 学会等名
      第5回次世代の有機化学・広島シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] イリジウム触媒によるC-Hボリル化に基づく形式的なメタ位選択的C-H変換2018

    • 著者名/発表者名
      鳥越 尊、王 杰、國信 洋一郎
    • 学会等名
      統合物質創製科学研究推進機構 第4回国内シンポジウム
  • [学会発表] 非共有結合性相互作用による分極制御を利用したマルチカラー蛍光分子の開発2018

    • 著者名/発表者名
      森 敏彰、吉越 裕介、山川 健司、金井 求、國信 洋一郎
    • 学会等名
      統合物質創製科学研究推進機構 第4回国内シンポジウム
  • [学会発表] メタ位選択的なC-Hボリル化反応における反応の加速と基質特異性の発現2018

    • 著者名/発表者名
      盧 旭、吉越 裕介、井田 悠、西 光海、金井 求、國信 洋一郎
    • 学会等名
      統合物質創製科学研究推進機構 第4回国内シンポジウム
  • [学会発表] Noncovalent Bond-Controlled Regioselective C-H Transformations2018

    • 著者名/発表者名
      Yoichiro Kuninobu
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry Langkawi (ICPAC Langkawi 2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Noncovalent Bond-Controlled Regioselective C-H Transformations2018

    • 著者名/発表者名
      Yoichiro Kuninobu
    • 学会等名
      18th Tateshina Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Noncovalent Bond-Controlled Regioselective C-H Transformations2018

    • 著者名/発表者名
      Yoichiro Kuninobu
    • 学会等名
      The 13th International Symposium on Organic Reactions (ICPAC Langkawi 2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 含窒素芳香族化合物の位置選択的なC-Hトリフルオロメチルチオ化反応の開発2018

    • 著者名/発表者名
      牟田 龍平、鳥越 尊、國信 洋一郎
    • 学会等名
      第45回有機典型元素化学討論会
  • [図書] ファインケミカルシリーズ「有機フッ素化合物の最新動向」2018

    • 著者名/発表者名
      國信 洋一郎
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      シーエムシー出版
  • [備考] 國信研究室ホームページ(日本語)

    • URL

      https://kuninobu-lab.weebly.com/

  • [備考] 國信研究室ホームページ(英語)

    • URL

      https://kuninobu-lab-english.weebly.com/

  • [産業財産権] 発光色調の制御方法2019

    • 発明者名
      國信 洋一郎、森 俊彰、吉越 裕介
    • 権利者名
      國信 洋一郎、森 俊彰、吉越 裕介
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-34658
  • [産業財産権] 蛍光を有する複合体2018

    • 発明者名
      國信洋一郎、金井 求、山川健司、吉越 裕介、王子嘉ら
    • 権利者名
      國信洋一郎、金井 求、山川健司、吉越 裕介、王子嘉ら
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2018/31419
    • 外国

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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