New Directions of Organoboron Catalysis

有机硼催化新方向

• 批准号: 22K06506
• 负责人: 嶋田 修之
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Nihon University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06506/
• 关键词: 有機ホウ素触媒反応; ボロン酸; ジケトピペラジン; ペプチド; アミド; 脱水縮合; ジボロン酸無水物; 触媒反応; 有機ホウ素触媒

ボロン酸は鈴木・宮浦クロスカップリング反応としてのカップリング試薬の他，さまざまな有機合成反応における金属試薬として広く利用されている。また，近年ではボロン酸構造を有する医薬品のほか，バイオセンサーが開発されている。さらには，共有結合生有機(MOF)の構成単位としても利用可能である。一方で，カルボン酸やアルコールと穏和な条件下反応し，脱水を伴う可逆的な共有結合を形成するボロン酸の化学的性質を触媒として利用する試みも行われている。それらは，主にカルボン酸の求電子活性化とジオール類の求核活性化に大別される。当研究室では，これまでに独自に開発したジボロン酸無水物DBAAgはヒドロキシカルボン酸のアミド化反応における高活性な触媒として機能することを明らかにしてきた。また，分子内にイミダゾール環を組込んだボロン酸誘導体が糖質の位置選択的分子変換における高活性な触媒として機能することを見出した。本研究は，こうした独自の知見に基づき，従来実現困難であった分子変換を実現するべく，新たな有機ホウ素触媒反応の開拓を目指すものである。当研究室では，これまでにDBAAによるβ-ヒドロキシ-α-アミノ酸を基質とする触媒的ペプチド結合形成反応の開発に成功している。今回，DBAA触媒ペプチド合成とアミン窒素上の脱保護，続く分子内環化反応からなる連続反応によるヒドロキシメチル基含有ジケトピペラジンの簡便合成法の開発を目指し，研究に着手した。その結果，Boc基もしくはCbz基で保護されたβ-ヒドロキシ-α-アミノ酸由来のジケトピペラジンが中程度から高収率で得られることが明らかになった。本手法は中間体の精製を一切必要とせず，得られた粗生成物を洗浄するのみで純度の高いジケトピペラジンが得られることから，実用性の高い合成手法であると考えられる。

硼酸广泛用作铃木-宫浦交叉偶联反应中的偶联试剂以及各种有机合成反应中的金属试剂。此外，近年来，除了具有硼酸结构的药物之外，还开发了生物传感器。此外，它还可以用作共价生物有机材料（MOF）的组成单元。另一方面，人们正在尝试利用硼酸的化学性质作为催化剂，在温和条件下与羧酸和醇反应形成可逆共价键并伴随脱水。主要分为羧酸的亲电活化和二醇的亲核活化。目前，我们实验室已证明自主研发的二硼酸酐DBAAg在羟基羧酸酰胺化反应中具有高活性催化剂的作用。我们还发现，含有咪唑环的硼酸衍生物可作为碳水化合物区域选择性分子转化的高活性催化剂。基于这一独特的知识，本研究旨在开发新的有机硼催化反应，以实现过去难以实现的分子转化。我们实验室成功开发了以β-羟基-α-氨基酸为底物的DBAA催化肽键形成反应。这次，我们开始研究，旨在开发一种简单的含羟甲基哌嗪二酮合成方法，通过DBAA催化的肽合成、胺氮脱保护和随后的分子内环化反应组成的连续反应。结果表明，由 Boc 或 Cbz 基团保护的 β-羟基-α-氨基酸衍生的二酮哌嗪类化合物可以中等到高产率获得。该方法不需要任何中间体的纯化，只需对所得粗品进行简单的洗涤即可得到高纯度的二酮哌嗪，因此被认为是一种实用性较高的合成方法。

项目成果

水溶性アミンを基質とした触媒的脱水縮合アミド化反応の開発

以水溶性胺为底物的催化脱水缩合酰胺化反应的研究进展

• 发表时间: 2022
• 作者: 井吉 彬太;上田 篤志;佐藤 和樹;田中 正一;高橋那央也，牧野一石，嶋田修之
• 通讯作者: 高橋那央也，牧野一石，嶋田修之

ボロン酸触媒によるアミノ酸エステルを基質とした触媒的ペプチド結合形成反応の開発

以氨基酸酯为底物的硼酸催化肽键形成反应的进展

• 发表时间: 2022
• 作者: 高橋 那央也，大瀬 尚希，牧野 一石，嶋田 修之;高橋 那央也，牧野 一石，嶋田 修之;篠田 開人，腰塚 正佳，牧野 一石，嶋田 修之;腰塚 正佳，牧野 一石，嶋田 修之;高橋 那央也，髙橋 愛梨，嶋田 修之
• 通讯作者: 高橋 那央也，髙橋 愛梨，嶋田 修之

ジボロン酸無水物を用いた触媒的ペプチド合成

使用二硼酸酐催化肽合成

• 发表时间: 2022
• 作者: 高橋 那央也，大瀬 尚希，牧野 一石，嶋田 修之;高橋 那央也，牧野 一石，嶋田 修之;篠田 開人，腰塚 正佳，牧野 一石，嶋田 修之;腰塚 正佳，牧野 一石，嶋田 修之
• 通讯作者: 腰塚 正佳，牧野 一石，嶋田 修之

位置選択的アシル化反応を利用したケルセチン配糖体天然物の短工程全合成

区域选择性酰化反应短步全合成槲皮素苷天然产物

• 发表时间: 2023
• 作者: 中川慎之輔，中村優生，高橋那央也，牧野一石，嶋田修之

ボロン酸触媒によるβ-ヒドロキシ-α-アミノ酸エステルを基質としたペプチド形成反応の開発

以β-羟基-α-氨基酸酯为底物的硼酸催化肽形成反应的发展

• 发表时间: 2022
• 作者: 高橋 那央也，大瀬 尚希，牧野 一石，嶋田 修之;高橋 那央也，牧野 一石，嶋田 修之;篠田 開人，腰塚 正佳，牧野 一石，嶋田 修之;腰塚 正佳，牧野 一石，嶋田 修之;高橋 那央也，髙橋 愛梨，嶋田 修之;腰塚 正佳 ，篠田 開人，牧野 一石，嶋田 修之;中川 慎之輔 ，中村 優生，高橋 那央也，牧野 一石，嶋田 修之;髙橋 愛梨，高橋 那央也，嶋田 修之
• 通讯作者: 髙橋 愛梨，高橋 那央也，嶋田 修之