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Visible-light photoredox catalyzed radical cation-radical coupling reaction

Research Project

Project/Area Number 19K15570
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 33020:Synthetic organic chemistry-related
Research InstitutionGakushuin University

Principal Investigator

Tatsuya Morofuji  学習院大学, 理学部, 助教 (20824064)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywordsラジカルカチオン / ラジカル / 光触媒 / 電子移動 / 芳香族化合物 / 有機化学
Outline of Research at the Start

本研究は「可視光レドックス触媒で芳香族化合物を酸化して発生したラジカルカチオンと、還元によって発生したラジカルを反応させる、新しい炭素-炭素結合形成反応は実現可能か?」 という問いに答えるべく、可視光レドックス触媒を用いたラジカルカチオン-ラジカルカップリング反応の開発を目的とする。本研究の鍵である安定な高酸化状態を持つ光触媒を見出すため(1)様々な配位子を有するRu(III)錯体を合成し、(2)合成したRu(III)の安定性の評価及び配位子の再設計を行う。さらに見出したRu錯体を用いて(3)素反応を開発し、(4)医薬や天然物の誘導化へ応用する。

Outline of Final Research Achievements

This study was conducted to develop radical cation-radical couplings, in which radical cation species generated by visible light redox catalysts react with radical species. Although we could not achieve the desired reaction, we found new concepts of photocatalysis such as "photocatalysis using hill-climb type electron transfer," "photocatalysis using silicate with C,O bidentate ligands as radical source," and "protonation-enhanced reactivity of triplet state".

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で見出すことができた「ヒルクライム型電子移動を利用した光触媒反応」、「炭素,酸素二座配位子を有するシリカートをラジカル源とした光触媒反応」、「プロトン化による三重項の反応性向上」は、有機合成化学における光触媒反応を設計する新たな指針になると期待できる。将来的には医薬・農薬・機能性材料への応用が可能な手法への展開が望まれる。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2021 2020 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Protonation-Enhanced Reactivity of Triplet State in Dearomative Photocycloaddition of Quinolines to Olefins2021

    • Author(s)
      Morofuji Tatsuya、Nagai Shota、Chitose Youhei、Abe Manabu、Kano Naokazu
    • Journal Title

      Organic Letters

      Volume: 23 Issue: 16 Pages: 6257-6261

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.1c02026

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photocatalytic Giese‐Type Reaction with Alkylsilicates Bearing C,O‐Bidentate Ligands2021

    • Author(s)
      Tatsuya Morofuji, Yu Matsui, Misa Ohno, Gun Ikarashi, Naokazu Kano
    • Journal Title

      Chemistry A European Journal

      Volume: 27 Issue: 22 Pages: 6713-6718

    • DOI

      10.1002/chem.202005300

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Terminal-oxidant-free photocatalytic C-H alkylations of heteroarenes with alkylsilicates as alkyl radical precursors2020

    • Author(s)
      Gun Ikarashi, Tatsuya Morofuji, Naokazu Kano
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 56 Issue: 69 Pages: 10006-10009

    • DOI

      10.1039/d0cc03286g

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Photocatalytic C-H Amination of Aromatics Overcoming Redox Potential Limitations2020

    • Author(s)
      Tatsuya Morofuji, Gun Ikarashi, Naokazu Kano
    • Journal Title

      Organic Letters

      Volume: 22 Issue: 7 Pages: 2822-2827

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.0c00822

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] キノリンとアルケンの脱芳香族的光環化付加反応におけるプロトン化の反応促進効果の解明2021

    • Author(s)
      永井翔太・諸藤達也・千歳洋平・安倍学・狩野直和
    • Organizer
      基礎有機化学討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] C,O -二座配位子を有するアルキルシリカートを用いた光触媒的アルキルラジカル発生法の開発2020

    • Author(s)
      松井優・五十嵐郡・大野水彩・諸藤達也・狩野直和
    • Organizer
      典型元素化学討論会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] イオン種を原料に用いる有機分子変換2020

    • Author(s)
      諸藤達也
    • Organizer
      GSCセミナー
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Remarks] シリカートを使った光触媒的ラジカル反応:Giese反応への適用

    • URL

      https://moro-chemistry.org/archives/3601

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Remarks] シリカートをラジカル前駆体にした光触媒的Minisci反応

    • URL

      https://moro-chemistry.org/archives/3507

    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Remarks] 酸化還元電位の制限を乗り越えた光触媒的C-Hアミノ化反応

    • URL

      https://moro-chemistry.org/archives/3413

    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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