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鉄触媒による炭素-水素結合活性化を基軸とした触媒的不斉合成

Research Project

Project/Area Number 14F04342
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Synthetic chemistry
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

中村 栄一  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (00134809)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) SHANG RUI  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 外国人特別研究員
SHANG Rui  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2014-04-25 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2016: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2014: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords有機合成 / 鉄触媒 / 炭素水素結合活性化反応 / 有機ホウ素化合物 / 有機アルミニウム化合物
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,環境調和性に優れた鉄を触媒として用いることで,温和な反応条件下,炭素-水素結合活性化を基軸とした触媒的不斉合成開拓を目的とする.当研究室で有機亜鉛試薬を用いたC(sp2)-HおよびC(sp3)-H結合を直接官能基化する反応を開発してきたが,この反応系では有機亜鉛による鉄触媒の還元を主とする副反応が競合し,反応系中での配位子の脱着が起きるために,エナンチオ選択的な反応に用いることは困難であった.この問題を解決するため, 有機アルミニウム試薬を用いることにより,C-H結合活性化反応を出したが,この反応は,有機鉄活性種を安定化するため8-アミノキノリン配向基を有する基質の変換に限られていた.簡単な基質の活性化反応を目指し,配位子設計に注目した.新たな三座ホスフィン配位子(TP)を設計・合成し,鉄触媒と合わせて用いることにより,有機アルミニウム化合物によりカルボン酸やケトンなどカルボニル化合物の酸化的メチル化反応の開発に成功した.この反応の鍵となっているのは,TP配位子と有機アルミニウム化合物である. TP配位子の代わりに三座窒素配位子,二座ホスフィンや二座窒素配位子,PPh3などを用いると反応が全く進行しなかった.また,有機アルミニウム化合物の代わりに有機亜鉛または有機マグネシウム化合物を用いると,鉄が還元され反応が進行しなかった.この反応はグラムスケールで高収率で進行し,生成物は再結晶により簡単に単離できた.温和な反応条件のため,ボロン酸エステル基を含め様々な官能基が許容された.ベンゾフェノンを基質として用いた場合,4つのメチル基を選択的に導入できた.また,Indoleamine 2,3-dioxygenase阻害剤として注目集めている化合物のメチル化反応が速やかに進行した.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2017 2016 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Iron/Zinc-Cocatalyzed Directed Arylation and Alkenylation of C(sp3)-H Bonds with Organoborates2017

    • Author(s)
      Laurean Ilies, Yuki Itabashi, Rui Shang, Eiichi Nakamura
    • Journal Title

      ACS Catalysis

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 89-92

    • DOI

      10.1021/acscatal.6b02927

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Iron-catalyzed ortho C-H Methylation of Aromatics Bearing a Simple Carbonyl Group with Methylaluminum and Tridentate Phosphine Ligand2016

    • Author(s)
      R. Shang, L. Ilies, E. Nakamura
    • Journal Title

      J.Am.Chem.Soc.

      Volume: 138 Issue: 32 Pages: 10132-10135

    • DOI

      10.1021/jacs.6b06908

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Iron-Catalyzed Directed C(sp2)-H and C(sp3)-H Functionalization with Trimethylaluminum2015

    • Author(s)
      Rui Shang, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 137 Issue: 24 Pages: 7660-7663

    • DOI

      10.1021/jacs.5b04818

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Coupling of Aromatic Carbonyl Compounds with Alkynes via Iron-Catalyzed C-H Activation2017

    • Author(s)
      Toki Go, Rui Shang, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Iron-Catalyzed Carbonyl Directed C-H Functionalization with Trimethylaluminum2016

    • Author(s)
      Rui Shang, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • Organizer
      第63回有機金属化学討論会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • Year and Date
      2016-09-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] A Tridentate Phosphine Ligand Enabling Iron-Catalyzed Carbonyl Directed C(sp2)-H Functionalization with Trimethylaluminum2016

    • Author(s)
      Rui Shang, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • Organizer
      The 20th International Symposium on Homogenous Catalysis (ISHC2016)
    • Place of Presentation
      京都テルサ(京都府京都市)
    • Year and Date
      2016-07-12
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Iron-Catalyzed Directed Alkylation of Carboxamides with Olefins via Carbometalation Pathway2016

    • Author(s)
      Rui Shang, Yi Zhou, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • Organizer
      日本化学会第96春季年会
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都府・京田辺市)
    • Year and Date
      2016-03-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Iron-Catalyzed ortho Alkylation of Carboxamides with Organoalane under Low Catalyst Loading2015

    • Author(s)
      Rui Shang, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • Organizer
      Pacifichem 2015
    • Place of Presentation
      Honolulu (USA)
    • Year and Date
      2015-12-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 有機ホウ素試薬を用いた鉄触媒によるC(sp3)-H結合の直接アリール化およびアルケニル化反応2015

    • Author(s)
      Yuki Itabashi, Rui Shang, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学(千葉)
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Iron-Catalyzed ortho Alkylation of Carboxamides with Organoalane under Low Catalyst Loading2015

    • Author(s)
      Rui Shang, Laurean Ilies, Eiichi Nakamura
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学(千葉)
    • Year and Date
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 鉄触媒を用いたsp2炭素-水素結合と有機ホウ素化合物のカップリング反応2014

    • Author(s)
      Rui Shang, Laurean Ilies, Sobi Asako, Eiichi Nakamura
    • Organizer
      第4回CSJ化学フェスタ2014
    • Place of Presentation
      ターワーホール船堀(東京都)
    • Year and Date
      2014-10-14 – 2014-10-16
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-01-22   Modified: 2024-03-26  

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