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鉄触媒を用いた様々な炭素-水素結合同士の脱水素カップリング反応の開発

Research Project

Project/Area Number 10J00954
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Synthetic chemistry
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

内山 七瀬  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2010 – 2012
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2012: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords鉄 / 銅 / アリールボロン酸 / カップリング反応 / ハロゲン化アリール / Grignard反応剤 / 無触媒 / 鉄触媒 / アミン / 芳香族化合物 / 酸化的カップリング / ビアリール / ラジカル反応 / 脱水素カップリング / アミド / ボロン酸
Research Abstract

1.銅触媒を用いた,アリールボロン酸の酸化的炭素―炭素,炭素―酸素,炭素―窒素結合形成反応
昨年度に,鉄錯体とt-BuOOt-Bu(2当量)をそれぞれ触媒および酸化剤として用いると,様々なアリールボロン酸と芳香族化合物がカップリングすることを報告していた.また種々の実験より,鉄触媒との反応によるt-BuOOt-Buからのt-BuO・の生成と,それに続くt-BuO・とアリールボロン酸の反応によるアリールラジカルの生成を含む機構で反応が進行することを明らかにしていた.
そこでアリールラジカルの高い反応性を利用すれば,芳香族化合物だけでなくアルケンの炭素―水素結合を炭素―炭素結合に変換できると考え,実際に,鉄触媒の代わりに銅触媒を用いることでアルケンにアリールラジカルを付加させることに成功した.またその付加生成物を脱離反応にかけることで,反応全体としてアルケンの炭素―水素結合を炭素―炭素結合へと変る溝呂木-Heckタイプの反応を進行させることに成功した.また,同様の反応条件を用いることでアリールボロン酸がアルケンとだけではなくイミンと反応して炭素―窒素結合を形成すること、アリールボロン酸と酸化剤が反応して炭素―酸素結合を形成することを見つけた.
2.遷移金属触媒を用いないハロゲン化アリールとアリールGrignard反応剤のクロスカップリング反応
豊富に存在し安価である鉄を触媒とする脱水素カップリング反応の開発を目指していたが,より安価に実行できる反応として昨年度,遷移金属触媒を用いなくても進行するハロゲン化アリールとアリールGrignard反応剤のクロスカップリング反応を見いだしていた.当初はハロゲン化アリール由来のアリールラジカルが生じるSRNl機構で反応が進行すると考えていたが,種々の検討により,ハロゲン化アリール由来のアリールラジカルが生じることなく反応が進行していることを明らかにした.
また,反応条件を改善することでこれまで進行しなかった臭化アリールでも反応を進行させることに成功したほか,アリールGrignard反応剤の代わりにアリール亜鉛反応剤が利用できることを見いだした.

Report

(3 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2013 2012 2011 2010

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Single Electron Transfer-Induced Grignard Cross-Coupling Involving Ion Radicals as Exclusive Intermediates2013

    • Author(s)
      内山七瀬, 白川英二, 林民生
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 49 Issue: 4 Pages: 364-366

    • DOI

      10.1039/c2cc37643a

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Copper-Catalyzed Oxidative C-C, C-O, and C-N Bond Forming Reactions of Arylboronic Acids2012

    • Author(s)
      白川英二, 西川諒, 内山七瀬, 秦一平, 林民生
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 42 Issue: 3 Pages: 269-271

    • DOI

      10.1246/cl.2013.269

    • NAID

      10031155776

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cross-Coupling of Aryl Grignard Reagents with Aryl Iodides and Bromides through SRN1 Pathway2012

    • Author(s)
      白川英二, 林裕美, 伊藤賢一, 渡部遼, 内山七瀬, 小長谷亘, 増井誠二, 林民生
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 51 Issue: 1 Pages: 218-221

    • DOI

      10.1002/anie.201106086

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Iron-Catalyzed Oxidative Coupling of Alkylamines with Arenes, Nitroalkanes, and 1,3-Dicarbonyl Compounds2011

    • Author(s)
      白川英二, 米田友貴, 守屋孝平, 大田健介, 内山七瀬, 西川諒, 林民生
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 40 Issue: 9 Pages: 1041-1043

    • DOI

      10.1246/cl.2011.1041

    • NAID

      10029523018

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Iron-Catalyzed Oxidative Coupling of Arylboronic Acids with Benzene Derivatives through Homolytic Aromatic Substitution2011

    • Author(s)
      内山七瀬, 白川英二, 西川諒, 林民生
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 47 Issue: 42 Pages: 11671-11673

    • DOI

      10.1039/c1cc14694g

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Iron-Catalyzed Oxidative Coupling of Alkylamides with Arenes through Oxidation of Alkylamides Followed by Friedel-Crafts Alkylation2011

    • Author(s)
      白川英二, 内山七瀬, 林民生
    • Journal Title

      Journal of Organic Chemistry

      Volume: 76 Pages: 25-34

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Iron-Cataiyzed Oxidative Coupling of Arylboronic Acids with Benzene Derivatives through Homolytic Aromatic Substitution2012

    • Author(s)
      内山七瀬, 白川英二, 西川諒, 林民生
    • Organizer
      IKCOC-12
    • Place of Presentation
      リーガロイヤルホテル(京都府)
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] SRN1機構を利用したハロゲン化アリールのカップリング反応によるビアリール合成2012

    • Author(s)
      白川英二, 内山七瀬, 林民生
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 鉄触媒を用いるアリールボロン酸と芳香族化合物の酸化的カップリング反応2011

    • Author(s)
      内山七瀬
    • Organizer
      日本化学会第91春季年会
    • Place of Presentation
      日本化学会第91春期年会(2011)講演予稿集
    • Year and Date
      2011-03-11
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Iron-Catalyzed Oxidative Coupling of Alkylamides with Arenes2010

    • Author(s)
      内山七瀬
    • Organizer
      第57回有機金属化学討論会
    • Place of Presentation
      中央大学
    • Year and Date
      2010-09-18
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] 鉄触媒を用いるアルキルアミドと芳香族化合物の酸化的カップリング反応2010

    • Author(s)
      内山七瀬
    • Organizer
      京都大学グローバルCOEプログラム第4回グローバルCOE有機若手ワークショップ
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2010-09-13
    • Related Report
      2010 Annual Research Report

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Published: 2010-12-03   Modified: 2024-03-26  

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