武藤 慶 (ムトウ ケイ)

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所属

附属機関・学校 高等研究所

職名

講師(任期付)

兼担 【 表示 / 非表示

  • 理工学術院   先進理工学部

学歴 【 表示 / 非表示

  • 2015年10月
    -
    2016年03月

    名古屋大学   トランスフォーマティブ生命分子研究所  

  • 2011年04月
    -
    2015年09月

    名古屋大学大学院   理学研究科   化学科  

  • 2007年04月
    -
    2011年03月

    名古屋大学   理学部   化学科  

  • 2004年04月
    -
    2007年03月

    岡崎高校  

学位 【 表示 / 非表示

  • 名古屋大学   博士(理学)

経歴 【 表示 / 非表示

  • 2020年04月
    -
    継続中

    早稲田大学   高等研究所   講師 (任期付)

  • 2018年04月
    -
    2020年03月

    早稲田大学   理工学術院 先進理工学部応用化学科   講師(任期付)

  • 2016年04月
    -
    2018年03月

    早稲田大学   理工学術院 先進理工学部応用化学科   助教

  • 2013年04月
    -
    2015年09月

    名古屋大学   理学研究科   日本学術振興会特別研究員(DC1)

所属学協会 【 表示 / 非表示

  • 2017年09月
    -
    継続中

    近畿化学協会

  •  
     
     

    日本プロセス化学会

  •  
     
     

    有機合成化学協会

  •  
     
     

    日本化学会

 

研究分野 【 表示 / 非表示

  • 有機合成化学

  • 生物有機化学

  • 構造有機化学、物理有機化学

論文 【 表示 / 非表示

  • Ni-Catalyzed Aryl Sulfide Synthesis through an Aryl Exchange Reaction

    Ryota Isshiki, Miki B. Kurosawa, Kei Muto, Junichiro Yamaguchi

    Journal of the American Chemical Society   143 ( 27 ) 10333 - 10340  2021年07月

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    A Ni-catalyzed aryl sulfide synthesis through an aryl exchange reaction between aryl sulfides and a variety of aryl electrophiles was developed. By using 2-pyridyl sulfide as a sulfide donor, this reaction achieved the synthesis of aryl sulfides without using odorous and toxic thiols. The use of a Ni/dcypt catalyst capable of cleaving and forming aryl-S bonds was important for the aryl exchange reaction between 2-pyridyl sulfides and aryl electrophiles, which include aromatic esters, arenol derivatives, and aryl halides. Mechanistic studies revealed that Ni/dcypt can simultaneously undergo oxidative additions of aryl sulfides and aromatic esters, followed by ligand exchange between the generated aryl-Ni-SR and aryl-Ni-OAr species to furnish aryl exchanged compounds.

    DOI PubMed

  • Development of Pd-catalyzed denitrative couplings

    Kitty K. Asahara, Myuto Kashihara, Kei Muto, Yoshiaki Nakao, Junichiro Yamaguchi

    Yuki Gosei Kagaku Kyokaishi/Journal of Synthetic Organic Chemistry   79 ( 1 ) 11 - 21  2021年01月

     概要を見る

    Transition metal-catalyzed cross-coupling between aryl halides and nucleophiles is one of the most reliable C-C and C-heteroatom bond forming reactions. However, preparation of haloarenes usually requires multi-step operation, making the whole cross-coupling process inefficient. Nitroarenes, synthesized by a single-step nitration of arenes, can be attractive alternatives as electrophiles in cross-coupling methodology, but inherent inertness of C(sp 2)-NO 2 bonds toward metal catalysts has been a bottleneck of general denitrative transformations. Recently, we have overcome this obstacle and achieved direct activation of Ar-NO 2 bonds by using Pd/BrettPhos catalysis. Herein, we describe the development of denitrative couplings by Pd/BrettPhos catalyst and its unique suitability from a mechanistic point of view. Deep understanding of reaction mechanism also enabled us to design more active Pd/NHC system.

    DOI

  • Catalytic three-component C-C bond forming dearomatization of bromoarenes with malonates and diazo compounds

    Hiroki Kato, Itsuki Musha, Masaaki Komatsuda, Kei Muto, Junichiro Yamaguchi

    Chemical Science   11 ( 33 ) 8779 - 8784  2020年09月  [査読有り]

    担当区分:責任著者

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    A Pd-catalyzed dearomative three-component C-C bond formation of bromoarenes with diazo compounds and malonates was developed. Various bromoarenes ranging from benzenoids to azines and heteroles were transformed to the corresponding substituted alicyclic molecules. The key to this reaction is the generation of a benzyl-palladium intermediate, which reacts with malonates to form a Pd-O-enolate species. Strikingly, the present method enabled rapid access to multi-substituted alicycles through subsequent elaboration of dearomatized products. This journal is

    DOI

  • Transition-Metal-Catalyzed Denitrative Coupling of Nitroarenes

    Kei Muto, Toshimasa Okita, Junichiro Yamaguchi

    ACS Catalysis   10 ( 17 ) 9856 - 9871  2020年09月

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    Functionalization of arenes is a topic of central importance in diverse fields ranging from medicinal chemistry to materials science. Metal-catalyzed cross-coupling and nucleophilic aromatic substitution are among the most reliable methods to access functionalized arenes. In these reactions, haloarenes are often used as a versatile synthetic platform to introduce various functional groups. However, haloarenes are typically prepared from the corresponding nitroarenes through the classic sequence of reduction, diazotization, and halogenation. Thus, haloarene cross-coupling can become a multistep transformation overall. To avoid this lengthy sequence, the direct utilization of nitroarenes has the potential to significantly streamline synthetic processes and, therefore, has attracted attention in the chemistry community from the vantage points of atom- A nd step-economy. In this Review, we comprehensively cover advances in transition-metal-catalyzed denitrative reactions of nitroarenes.

    DOI

  • Pd-catalyzed C4-Dearomative Allylation of Benzyl Ammoniums with Allyltributylstannane

    Yuki Kayashima, Masaaki Komatsuda, Kei Muto, Junichiro Yamaguchi

    Chemistry Letters   49 ( 7 ) 836 - 839  2020年07月  [査読有り]

    担当区分:責任著者

    DOI

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書籍等出版物 【 表示 / 非表示

  • New Cross-coupling Reactions through Nickel Catalysis

    Junichiro Yamaguchi, Kazuma Amaike, Kei Muto, Kenichiro Itami

Misc 【 表示 / 非表示

  • Nickel-Catalyzed Aromatic C-H Functionalization

    Junichiro Yamaguchi, Kei Muto, Kenichiro Itami

    TOPICS IN CURRENT CHEMISTRY   374 ( 4 )  2016年08月

    書評論文,書評,文献紹介等  

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    Catalytic C-H functionalization using transition metals has received significant interest from organic chemists because it provides a new strategy to construct carbon-carbon bonds and carbon-heteroatom bonds in highly functionalized, complex molecules without pre-functionalization. Recently, inexpensive catalysts based on transition metals such as copper, iron, cobalt, and nickel have seen more use in the laboratory. This review describes recent progress in nickelcatalyzed aromatic C-H functionalization reactions classified by reaction types and reaction partners. Furthermore, some reaction mechanisms are described and cutting-edge syntheses of natural products and pharmaceuticals using nickel-catalyzed aromatic C-H functionalization are presented.

    DOI

受賞 【 表示 / 非表示

  • Reaxys PhD Prize Finalist

    2016年06月   エルゼビア  

  • 日本学術振興会育志賞

    2016年03月   日本学術振興会  

  • 名古屋大学学術奨励賞

    2015年06月   名古屋大学  

  • 日本化学会94回春季年会 学生講演賞

    2014年03月   日本化学会  

  • 名古屋大学グリーン自然科学国際教育研究プログラム Annual Research Award

    2014年01月   名古屋大学  

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共同研究・競争的資金等の研究課題 【 表示 / 非表示

  • ベンジルパラジウムの遠隔位結合形成能を活用する芳香環の三成分連結型変換

    基盤研究(C)

    研究期間:

    2021年04月
    -
    2024年03月
     

    武藤 慶

  • 求核種活性化型有機・遷移金属ハイブリッド触媒を用いる脱芳香族的アルキル化反応

    新学術領域研究(研究領域提案型)

    研究期間:

    2020年04月
    -
    2022年03月
     

    武藤 慶

  • 配位子による反応空間制御を鍵とする触媒的脱芳香族的官能基化反応の開発と応用

    若手研究

    研究期間:

    2019年04月
    -
    2021年03月
     

    武藤 慶

     概要を見る

    多置換脂環式分子のモジュラー合成法の確立を志向し、ユビキタスなアレーンの脱芳香族的官能基化反応の開発を行った。脱芳香族的官能基化はいくつか既に知られるものの、その反応の効率は出発原料の芳香族の電子的性質に強く依存する。電子的な偏りの小さいベンゼノイドの効率的な手法はごく小数例しかなく、過剰量のアレーンを用いるという決定的な課題を抱える。我々は、これまでの研究においてベンジルアルコールの触媒的脱芳香族的C-C結合形成法の開発に成功した。しかし、生成物が不安定であり、本手法を多置換脂環式分子合成へと展開することが難しい状況であった。
    そこで、本研究では脱芳香族的反応後の誘導化を見据え、生成物の安定性と誘導容易性を獲得すべく、芳香族シアノヒドリンの脱芳香族的官能基化の開発をした。この反応で得られる生成物はα,β不飽和ニトリル部位をもつ。本研究の申請段階で、パラジウムと一般的なトリアリールホスフィンを触媒とすると、目的とする芳香族シアノヒドリンとアリル求核剤との脱芳香族的アリル化が進行することはわかっていた。しかし、望まぬ副反応としてベンジル置換反応がかなりの割合で生じることが課題となっていた。今年度の研究により、アリールホスフィンのメタ位に嵩高い置換基を導入することで劇的な化学選択性が誘起できることがわかり、副反応を抑制できることを見いだした。生成物の誘導化も予期したとおり多岐にわたり、多置換脂環式化合物の合成法を確立できた。具体的には、炭素求核剤の共役付加やニトリルや生成物上のアルケンの還元など、様々な誘導化を実施できた。

  • 求核種認識型遷移金属ハイブリッド触媒を用いる脱芳香族的官能基化反応

    新学術領域研究(研究領域提案型)

    研究期間:

    2018年04月
    -
    2020年03月
     

    武藤 慶

     概要を見る

    申請者が継続して研究している「結合切断を起点とする触媒的脱芳香族的官能基化反応」の改良を行った。この手法は、脱芳香族的官能基化において最難関基質である単純なベンゼン環の脱芳香族的化学修飾を実現する手法である。既存の脱芳香族的官能基化法が抱えていた量論量の金属試薬や過剰量のベンゼン類を用いずとも反応が進行し、良好な収率で脱芳香族化体が得られる。しかし、適用可能な求核剤がアリル求核剤のみであり、求核剤の一般性獲得が課題であった。これに際し、求核剤の位置制御可能な新規触媒をデザインし、反応に適用することに解決の糸口を求めて研究した。具体的にはパラジウム触媒によるベンジルアルコール類やアンモニウム類の脱芳香族的炭素-炭素形成反応の開発研究を行い、①用いる遷移金属触媒に併用する配位子のデザイン・開発と、②二つの金属の協働触媒系の確立を目的として研究を進めた。 ①に関して、未だ反応収率と位置選択性は完全ではないものの、新たな求核剤としてエノラート類を用いて脱芳香族的官能基化が進行し、デザインした配位子を用いることで市販の配位子とは位置選択性が逆転することを確認した。②に関しては、系中で活性な金属求核種を発生させられることと、この求核種を用いた脱芳香族的反応の進行は確認できているが、収率が50%を上回るには至っていない。
    一方で、本研究から大きく派生し、全く新しい芳香族化合物としてハロアレーン類を出発原料に用いた脱芳香族的官能基化の開発に成功した。

  • 配向性脱離基による反応場制御を鍵とする脱芳香族的官能基化反応の開発

    若手研究(B)

    研究期間:

    2017年04月
    -
    2019年03月
     

    武藤 慶, 小松田 雅晃, 茅嶋 悠樹, 柳本 愛華, 山口 潤一郎

     概要を見る

    パラジウム触媒を用いてベンジルホスファートやカーボナートに対して、アリルボラートを反応させることで目的とする脱芳香族的アリル化が進行することを見出した。 本反応は触媒的に、かつ一当量のベンジルホスファート類を用いることで進行する。ベンジル位の結合切断を促進する高い電子供与性の配位子をもつパラジウム触媒の適用が重要であり、金属上の電子密度を高くしていくにつれて反応の収率が向上した。生成する化合物の誘導化にも成功し、有用な脂環式ビルディングブロックを簡便に合成できた。さらに、本研究を基盤とし、ベンジル位炭素ー酸素結合切断に加え、他の炭素ーヘテロ結合切断をともなう脱芳香族的官能基化も見いだした。

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特定課題研究 【 表示 / 非表示

  • 脱芳香族化を鍵とする迅速なヘテロ脂環式骨格形成法の開発研究

    2020年  

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    ヘテロ原子をもつ脂環式化合物(ヘテロ脂環式化合物)は医薬品や生理活性物質に見られる重要骨格である。多様な置換様式をもつこれら化合物の新規合成法の開発は合成化学のみならず創薬化学など多分野に大きなインパクトを与える。本研究では、ヘテロ芳香環の脱芳香族的官能基化を開発を目指した。ヘテロ芳香環は豊富な化学フィードストックであり、ヘテロ脂環式分子合成にこれらの使用が可能となれば迅速に多様なヘテロ脂環式分子が合成できる。種々検討の結果、ブロモヘテロ芳香環を脱芳香族的官能基化できる触媒条件を見いだした。パラジウム触媒とジアゾ化合物、種々のカルボニル化合物を用いると、ブロモヘテロ芳香環が効率的に脱芳香族化できた。

  • 炭素-窒素結合切断を起点とする脱芳香族的官能基化反応の開発

    2018年  

     概要を見る

    多置換脂環式化合物は豊かな3次元骨格をもつため、創薬研究で需要の高い骨格である。本研究では、そのような脂環式化合物合成の新手法として、ベンジルアミン類を出発物質とし、脱芳香族的官能基化を鍵反応とする合成法の確立を目指した。ベンジルアミンのアミノメチル基は種々の芳香環修飾反応におけるよい配向基として機能するため、位置選択的な化学修飾が可能である。この利点を生かして置換様式の定まったベンジルアミン類を脱芳香族的に官能基化できれば、ベンジルアミン類をテンプレートしてモジュラー式の多置換脂環式化合物合成法となると考えた。そこで、これまでに見いだしたベンジルアルコールのC-O結合切断を起点とする触媒的脱芳香族的アリル化反応を参考に、ベンジルアミン類のC-N結合切断を伴う手法の開発を行った。反応条件を探索した結果、ベンジルアンモニウムとアリルスズとの脱芳香族的アリル化を進行させる触媒的条件を見いだした。ベンジルアミン類の位置選択的化学修飾、続く本脱芳香族的アリル化を用いて、実際に立ち感脂環式化合物合成法の確立も行った。

  • 精密制御分子触媒を用いたフェノールの炭素-ヒドロキシ結合のアミノ化反応

    2016年  

     概要を見る

    遷移金属触媒を用いたハロゲン化アリールと有機金属化合物とのクロスカップリング反応は信頼性の高い分子連結反応である。しかし、アリール化剤にハロゲン化アリールを用いなければならないという制約がある。この制約の解決にむけフェノール誘導体やアニリン誘導体を用いたクロスカップリング反応の開発が世界中で行われている。本研究ではフェノールと同様にユビキタス構造体であるカルボン酸誘導体を用いて検討を行い興味深い反応を発見した。具体的に、独自に開発したPd触媒と銅触媒、そしてアミン存在下、芳香族フェニルエステルとアルキンを反応させることで、脱カルボニルを伴いながらアリールアルキンが生成することを見出した。

 

現在担当している科目 【 表示 / 非表示

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