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Ammonium skeletal editing

The ammonium skeleton, which has cationic charge on the nitrogen atom, is include in many important molecules such as bioactive molecules, surfactants, and organocatalysts due to its unique physical properties. However, at present, there are only a limited number of methods for synthesizing ammonium compounds, and the chemical space of the ammonium skeleton has not been fully exploited. In our laboratory, we will solve this problem by establishing editing methods of ammonium skeletons and pursue new science pioneered by ammonium molecules.

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<Distonic radical project>

 ディストニックラジカルとはラジカル部位とイオン部位が結合を介して離れた位置に存在する活性種である。イオン性に起因した興味深い反応性が期待されるものの、この活性種に着目した研究は未開拓のままであった。そこで我々は、ディストニックラジカルの一種であるα-アンモニオラジカルの光触媒による新たな発生法を開発した。この手法を利用することで従来とは全く異なったルートでのアンモニウム塩合成が可能となり、さらには合成したアンモニウム化合物が耐塩性という新たな生物活性を有することを見出した。

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"Switchable quaternary ammonium transformation leading to salinity-tolerance-conferring plant biostimulants"

Takumi Kinoshita, Yota Sakakibara, Tomoko Hirano*, Kei Murakami*

ChemRxiv 2023, DOI:10.26434/chemrxiv-2023-bwm63

[Related work]

"Switchable Decarboxylation by Energy- or Electron-Transfer Photocatalysis"

Yota Sakakibara, Kenichiro Itami, and Kei Murakami*

J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 1554–1562. DOI:10.1021/jacs.3c11588

"Switchable Divergent Synthesis Using Photocatalysis"

Yota Sakakibara, Kei Murakami*

ACS Catal. 2022, 12, 1857–1878. DOI/10.1021/acscatal.1c05318

<Structurally new ammonium project>

 第四級アンモニウム塩は様々な重要分子に組み込まれている構造にも関わらず、その合成法は古典的な求核置換反応に依存している。そのため、未だに合成が困難なアンモニウム塩が無数に存在する。そこで我々は「アンモニウムの骨格変換」というアプローチのもと、未踏アンモニウム塩の合成法の確立に取り組んでいる。これまでに遷移金属触媒を駆使することにより、α位置換基アルケニルアンモニウム塩という新たなアンモニウム化合物群の合成法を確立している。

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"Synthesis of α-substituted alkenylammonium salts through Suzuki–Miyaura and Sonogashira coupling"

Aoi Yoshita, Yota Sakakibara, Kei Murakami*

Bull. Chem. Soc. Jpn. 2023, 96, 303–305. DOI:10.1246/bcsj.20230018

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