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2023 年度 実績報告書

プログラマブル触媒の創製で拓くC-H結合アミノ化反応のDX

公募研究

研究領域デジタル化による高度精密有機合成の新展開
研究課題/領域番号 22H05383
研究機関公益財団法人微生物化学研究会

研究代表者

野田 秀俊  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 (40771738)

研究期間 (年度) 2022-06-16 – 2024-03-31
キーワードナイトレン / 配座制御 / 位置選択性
研究実績の概要

炭素-水素結合の触媒的官能基化は,複雑分子を直接修飾することで多様な誘導体の迅速供給を可能としうる。高い反応性と安定性を兼ね備えた触媒Rh2(esp)2の開発はナイトレン化学における金字塔であるが,多くの反応例においてその選択性は中程度に留まっている。本研究では触媒の動的配座変換が低選択性の主因であるという仮説に基づき,錯体の配座を固定した新規触媒群の創出を目指している。
2023年度は前年度に設計・合成した配座が固定された錯体群に関し,さらなる検討を行った。X線結晶構造解析結果から本錯体群では置換基の種類に応じて反応点近傍の立体環境が異なることが示されていたため,まずは立体的性質について調査した。DFT計算により得られた構造を用いてロジウム近傍の立体因子を可視化したところ,柔軟な立体配座を有する親化合物と比べて新規錯体群は立体的に顕著に込み入った反応場を提供していた。これは埋没面積%Vburの値によって定量的にも示された。4-tBu-C6H4置換のsyn配座の錯体では計算構造とX線構造の間で大きな齟齬が見られた。両構造を詳細に比較したところ,計算構造では置換基間の分子内相互作用が見られたのに対し,固体構造では分子間相互作用が見られた。実際の触媒条件下では低濃度ゆえに分子間相互作用形成は難しいと想定されるため,計算構造が溶液構造に近いと判断した。
立体的因子とは異なり,CVやIR測定の結果から新規錯体群とRh2(esp)2の電子的性質は類似しており,高い反応性を維持していると期待された。そこで新規錯体群を種々のナイトレン移動反応へと適用し,その触媒としての力量を評価した。配座を制御した触媒群は,未制御の対照群と比較して,1)分子内位置選択的アミノ化,2)分子内ジアステレオ選択的アミノ化,3)分子間位置選択的アミノ化,の3つの反応系全てにおいて高い選択性を示した。

現在までの達成度 (段落)

令和5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

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Synthesis of Heteroaromatic-Fused Cyclic β-Amino Acids by Rhodium-Catalyzed Electrophilic Amination2024

    • 著者名/発表者名
      Noda Hidetoshi、Shibasaki Masakatsu、Manoharan Ramasamy、Asada Yasuko
    • 雑誌名

      Synthesis

      巻: 56 ページ: 1563~1575

    • DOI

      10.1055/a-2282-7450

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Locking the Conformation of a Paddlewheel Rhodium Complex: Design, Synthesis, and Applications in Catalytic Nitrene Transfers2023

    • 著者名/発表者名
      Tang Xinxin、Noda Hidetoshi、Shibasaki Masakatsu
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 62 ページ: -

    • DOI

      10.1002/anie.202311027

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Examining the effects of additives and precursors on the reactivity of rhodium alkyl nitrenes generated from substituted hydroxylamines2023

    • 著者名/発表者名
      Noda Hidetoshi、Asada Yasuko、Shibasaki Masakatsu
    • 雑誌名

      Frontiers in Chemistry

      巻: 11 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fchem.2023.1271896

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] anti-Selective Synthesis of Substituted β-Homoprolines by Rhodium Alkyl Nitrene C?H Insertion2023

    • 著者名/発表者名
      Noda Hidetoshi、Shibasaki Masakatsu、Tang Xinxin
    • 雑誌名

      Synlett

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1055/a-2201-7267

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Catalytic Asymmetric Vinylogous Conjugate Addition of Butenolide to 2-Ester-Substituted Chromones: Access to Chiral Chromanone Lactones via Trapping of a Copper(I) Enolate by Trimethyl Borate2023

    • 著者名/発表者名
      Cui Jin、Oriez Raphael、Samanta Sadhanendu、Noda Hidetoshi、Watanabe Takumi、Shibasaki Masakatsu
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 25 ページ: 8367~8371

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.3c03503

    • 査読あり
  • [学会発表] Lessons from JWB: A case study of traceless nitrene formation2024

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Noda
    • 学会等名
      Bode 50th Birthday Event
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 配座制御型外輪型ヘテロ二核金属錯体の合成及び触媒応用2024

    • 著者名/発表者名
      野田 秀俊
    • 学会等名
      学術変革領域(A)「デジタル化による高度精密有機合成の新展開」第5回成果報告会
  • [学会発表] 外輪型二核ロジウム錯体の配座制御:設計,合成,および触媒的ナイトレン移動反応への応用2024

    • 著者名/発表者名
      野田 秀俊,Xinxin Tang,柴﨑 正勝
    • 学会等名
      日本薬学会第144年会
  • [学会発表] A Rh(II)-Catalysed Electrophilic Amination Strategy for the Synthesis of Heterocycle-Fused Cyclic-β-Amino Acid Derivatives2024

    • 著者名/発表者名
      Ramasamy Manoharan、Asada Yasuko、Noda Hidetoshi、Shibasaki Masakatsu
    • 学会等名
      日本薬学会第144年会
  • [学会発表] Locking the Conformation of a Paddlewheel Rhodium Complex: Design, Synthesis, and Applications in Catalytic Nitrene Transfers2023

    • 著者名/発表者名
      Hidetoshi Noda, Xinxin Tang, Masakatsu Shibasaki
    • 学会等名
      7th Gratama Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] Design, Synthesis and Application of New Paddlewheel Complexes with Confined Conformation2023

    • 著者名/発表者名
      Xinxin Tang, Hidetoshi Noda, Masakatsu Shibasaki
    • 学会等名
      第21回次世代を担う有機化学シンポジウム
  • [学会発表] Design, Synthesis and Application of New Paddlewheel Complexes with Confined Conformation2023

    • 著者名/発表者名
      Xinxin Tang, Hidetoshi Noda, Masakatsu Shibasaki
    • 学会等名
      第55回有機金属若手の会
  • [学会発表] Asymmetric syn-Selective Vinylogous Addition of Butenolides to Chromones via ALB Catalysis2023

    • 著者名/発表者名
      Sadhanendu Samanta, Jin Cui, Hidetoshi Noda, Takumi Watanabe, Masakatsu Shibasaki
    • 学会等名
      第55回有機金属若手の会
  • [学会発表] プログラマブル触媒の創製で拓くアミノ化反応のDX2023

    • 著者名/発表者名
      野田 秀俊
    • 学会等名
      学術変革領域(A)「デジタル化による高度精密有機合成の新展開」第4回成果報告会
  • [学会発表] 外輪型二核ロジウム錯体の配座制御:設計,合成,および触媒的ナイトレン移動反応への応用2023

    • 著者名/発表者名
      野田 秀俊,Xinxin Tang,柴﨑 正勝
    • 学会等名
      第123回有機合成シンポジウム
  • [学会発表] Locking the Conformation of a Paddlewheel Rhodium Complex: Design, Synthesis, and Applications in Catalytic Nitrene Transfers2023

    • 著者名/発表者名
      Xinxin Tang, Hidetoshi Noda, Masakatsu Shibasaki
    • 学会等名
      International Joint Symposium 2023 on Synthetic Organic Chemistry
    • 国際学会
  • [図書] Pythonで動かして始める量子化学計算2024

    • 著者名/発表者名
      野田秀俊
    • 総ページ数
      224
    • 出版者
      コロナ社
  • [備考] 微生物化学研究所

    • URL

      https://www.bikaken.or.jp/

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公開日: 2024-12-25  

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