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Development of beta-carbon elimination reactions of alkynes from unstrained vinyl complexes

Research Project

Project/Area Number 21K05101
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
Research InstitutionChuo University

Principal Investigator

Ishii Youichi  中央大学, 理工学部, 教授 (40193263)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岩本 貴寛  中央大学, 理工学部, 助教 (50735355)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsβ-炭素脱離 / ビニル型錯体 / アルキン / ロジウム / イリジウム / シクロメタル化錯体 / アルキン挿入 / β炭素脱離 / ビニル錯体 / アルキン脱離 / シクロプロパンの開環 / ロジウム錯体 / イリジウム錯体 / フッ素置換(2-ピリジル)フェニル錯体 / インデン骨格 / アルキン交換 / ナフチルホスフィン
Outline of Research at the Start

アルキルまたはアルコキシド配位子のβ位の炭素置換基が金属上に転位すると同時にアルケンやケトンを脱離するβ炭素脱離反応は、優れたC-C結合の活性化反応である。一方、歪のないビニル錯体からアルキンを脱離するβ炭素脱離反応は、従来起こりにくいと考えられていた。本研究では、研究代表者らの最近の検討結果に基づき、アルキンのβ炭素脱離反応が温和な条件下でも進行できることを実証し、また理論化学的なアプローチも合わせて反応の特質を解明することを目指す。同時に、この反応の触媒的な応用について、キノリジニウム塩やホスホニウム塩のアルキン部分交換反応を中心に検討する。

Outline of Final Research Achievements

The aim of this study is to develop β-carbon elimination reactions from unstrained vinyl complexes to form alkynes and thereby to generalize the concept of β-carbon elimination reaction. By using vinyl-type complexes of rhodium and iridium synthesized by the cyclometalation of 1-naphthylphosphine, 2-phenylpyridine, and some other starting compounds followed by alkyne insertion, we have successfully observed the β-carbon elimination reaction of the alkyne moiety induced by phosphine addition as well as the vinyl exchange reaction by way of the sequential β-carbon elimination, alkyne ligand exchange, and re-insertion. Furthermore, in the reaction of cyclopropylalkynes, we found a unique transformation involving a kinetically controlled insertion followed by the thermodynamic β-carbon elimination/re-insertion process. These results indicate that the β-carbon elimination reaction plays a significant role in metal-mediated chemical transformations of alkynes.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

β炭素脱離反応は炭素-炭素結合の活性化の手法として近年発展しているが、アルキル錯体やアルコキソ錯体からアルケンやケトンを脱離する例がそのほぼすべてである。すなわち、従来のβ炭素脱離反応にはビニル型錯体からアルキンを脱離するタイプのものはほとんどなく、ここがβ脱離反応を一般的に理解するうえでの未解明領域となっていた。本研究では、特別な歪みのないビニル型錯体の反応性を検討し、アルキンを脱離するタイプのβ炭素脱離反応が実際に実施可能であることを示した。これは、本反応が新たな炭素-炭素結合活性化の手法となりうることを立証すると同時に、遷移金属錯体の関与する反応の機構解明に重要な知見を与えるものである。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Experimental Observation of β-Carbon Elimination from Alkenylrhodium Complexes through Exchange Reactions of the Alkenyl Unit2022

    • Author(s)
      Takahiro Iwamoto, Koushi Shibuya, Tomoyuki Takakuwa, Takuya Kuwabara, and Youichi Ishii
    • Journal Title

      Organometallics

      Volume: 41 Issue: 3 Pages: 182-186

    • DOI

      10.1021/acs.organomet.1c00695

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ビフェニルホスフィンから誘導されるシクロメタレート錯体のアルキン挿入と環化異性化反応2024

    • Author(s)
      新谷健太郎・互井孔貴・半田彩恵・岩本貴寛・石井洋一
    • Organizer
      日本化学会第104春季年会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] フェニルピラゾリル基をもつアルケニルロダサイクルのβ-炭素脱離2023

    • Author(s)
      海老原拓哉・高桑智就・岩本貴寛・石井洋一
    • Organizer
      錯体化学会第73回討論会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] フッ素置換ピリジルフェニルロジウム錯体とシクロプロピルアルキンの挿入/開環反応の機構2022

    • Author(s)
      司馬友里, 高桑智就, 佐貫黙雷, 秋山世治, 桑原拓也, 岩本貴寛, 石井洋一
    • Organizer
      第130回触媒討論会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Sequential Insertion/Ring-Opening Reactions of Ccyclopropylalkynes with Fluorinated Pyridiyphenyl Complexes2022

    • Author(s)
      Y. Shiba, T. Takakuwa, M. Sanuki, S. Akiyama, T. Kuwabara, T. Iwamoto, Y. Ishii
    • Organizer
      44th International Conference on Coordination Chemistry
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Observation of β-Carbon Elimination of Alkynes from a Vinylrhodium Complex2021

    • Author(s)
      Tomoyuki Takakuwa, Mei Kakimoto, Mokurai Sanuki, Takayuki Namba, Takuya Kuwabara, Takahiro Iwamoto, and Youichi Ishii
    • Organizer
      Pacifichem2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 置換ピリジルフェニルロジウム錯体とアルキンの反応における置換基効果2021

    • Author(s)
      高桑智就、岩本貴寛、桑原拓也、石井洋一
    • Organizer
      錯体化学会第71回討論会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] フッ素置換ピリジルフェニエル錯体とシクロプロピルアルキンの挿入/開環反応に関する研究2021

    • Author(s)
      司馬友里、高桑智就、佐貫黙雷、岩本貴寛、桑原拓也、石井洋一
    • Organizer
      錯体化学会第71回討論会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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