有機合成用卑金属ナノ粒子触媒の創製と不活性結合活性化及び創薬研究への展開

用于有机合成的贱金属纳米粒子催化剂的创建、惰性键的活化以及在药物发现研究中的应用

• 批准号: 19J12597
• 负责人: 秋山 敏毅
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J12597/
• 关键词: ナノ粒子触媒; 鉄; 鈴木-宮浦カップリング; C-Hアミノ化; コンビナトリアル合成; 創薬化学; XAFS; TEM; 鉄（0）ナノ粒子; リガンドフリー; 鈴木ー宮浦カップリング

筆者の所属する研究室では、新しい触媒の開発研究を行っており、硫酸修飾した金メッシュ(担持固体)とPd(OAc)2をキシレン中で加熱すると、自己組織的多層状にPdナノ粒子が担持した触媒SAPd (Sulfur-modified Au-supported Pd)が得られることを見出している。そこで、金属の酸化還元電位に基づいて適切な還元剤を加えれば調製困難なFeなどの卑金属ナノ粒子触媒の調製も可能になると考えた。当研究室独自のナノ粒子触媒製造法に含ケイ素ピラジン誘導体を還元剤として用いることでFe(0)ナノ粒子触媒SAFe(0)を製造することに成功した。まず、X線吸収微細構造(XAFS)解析実験によってSAFe(0)上のFeの酸化状態を調べたところ、Fe(0)であることが明らかとなった。続いて、走査型電子顕微鏡(SEM)と透過型電子顕微鏡(TEM)を用いてSAFe(0)の立体構造を解析した。SEMでSAFe(0)表面を観察すると、均一に堆積物が存在していた。TEMでこの堆積物の断面を解析した結果、金メッシュ表面には6-10 nmのFe(0)ナノ粒子が多層状に堆積していることがわかった。SAFe(0)は、従来のFe(0)ナノ粒子触媒では困難であった炭素-炭素結合を形成する鈴木-宮浦カップリングや炭素-窒素結合を形成する炭素-水素結合活性型アミノ化の高活性な触媒であることを明らかにした。SAFe(0)は10回以上再利用が可能である上に、これらの反応はいずれもリガンドフリーで進行し、反応液中のFe漏洩量をppmレベルまで減らすことも可能であった。本反応は単純なビアリール化合物の合成に限らず、多官能基を有する生物活性化合物の合成にも利用可能であることを示した。また、SAFe(0)を用いた2反応がリガンドフリーで進行することを活かし、2反応をワンポットで達成することにも成功した。

我属于的实验室正在对新催化剂进行研究，并发现，当硫酸化的金网（支持的固体）和PD（OAC）2在二甲苯中加热时，催化剂SAPD（Sulfur-Modified Au au支持的AU支持的PD）由PD Nanopartiles在自我组合的多层中得到PD Nanopartics的支持。因此，人们认为，通过基于金属的氧化还原电位添加适当的还原剂，可以制备难以准备的碱金属纳米粒子催化剂，例如Fe。我们通过在我们实验室独特的纳米颗粒催化剂制造方法中使用含硅吡嗪衍生物作为还原剂，成功地生产了Fe（0）纳米颗粒催化剂安全（0）。首先，当我们使用X射线吸收精细结构（XAFS）分析实验研究了安全（0）的Fe氧化状态时，发现它是Fe（0）。接下来，使用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）分析了安全（0）的三维结构。当使用SEM观察安全（0）表面时，沉积物均匀存在。使用TEM对该沉积物的横截面分析表明，以多层的方式沉积了6-10 nm的Fe（0）纳米颗粒。 Safe（0）已显示为铃木 - 米约拉拉偶联的高度活性催化剂，形成碳碳键和碳 - 氢键键的胺化，这对于常规FE（0）纳米粒子催化剂而言，这很难。安全（0）可以重复使用超过10次，并且所有这些反应进行了不含配体，从而使反应溶液中的Fe泄漏量降低到PPM水平。该反应表明，它不仅限于简单的双子化合物的合成，还可以用于合成具有多功能基团的生物活性化合物。此外，利用了两个使用安全（0）进行配体的反应，我们能够在一个锅中实现两种反应。

项目成果

Iron(0) Nanoparticle-catalyzed Ligand-free C-C/C-N Bond Forming Tandem Reaction

铁(0)纳米颗粒催化无配体C-C/C-N成键串联反应

• 发表时间: 2019
• 作者: Akiyama;T.; Honma;T.; Murai;K.; Tsurugi;H.; Mashima;K.; Sato;Y.; Arisawa;M.
• 通讯作者: M.

0価鉄ナノ粒子触媒の創製とリガンドフリーワンポット炭素－炭素/炭素－窒素結合形成反応の開発

零价铁纳米颗粒催化剂的制备及无配体一锅碳-碳/碳-氮键形成反应的发展

• 发表时间: 2019
• 作者: 森田健太;村井健一;有澤光弘;藤岡弘道;平林怜，井康弘，吉岡祥平，青山浩，村井健一，藤岡弘道，有澤光弘;秋山敏毅，本間徹生，村井健一，劒隼人，真島和志，佐藤美洋，有澤光弘
• 通讯作者: 秋山敏毅，本間徹生，村井健一，劒隼人，真島和志，佐藤美洋，有澤光弘

Iron(0) Nanoparticle-Catalyzed Ligand-Free One-Pot C-C/C-N Bond Forming Tandem Reaction

铁(0)纳米颗粒催化无配体一锅C-C/C-N成键串联反应

• 发表时间: 2019
• 作者: Akiyama;T.; Honma;T.; Tamenori;Y.; Murai;K.; Tsurugi;H.; Mashima;K.; Fujioka;H.; Sato;Y.; Arisawa;M
• 通讯作者: M

Self-Assembled Multilayer Iron(0) Nanoparticle Catalyst for Ligand-Free Carbon-Carbon/Carbon-Nitrogen Bond-Forming Reactions

• DOI: 10.1021/acs.orglett.0c02574
• 发表时间: 2020-09-18
• 期刊: ORGANIC LETTERS
• 影响因子: 5.2
• 作者: Akiyama, Toshiki;Wada, Yuki;Arisawa, Mitsuhiro
• 通讯作者: Arisawa, Mitsuhiro