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Development of radical organic reactions using photoexcited state of anionic complexes

Research Project

Project/Area Number 21K14623
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 33020:Synthetic organic chemistry-related
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

Nagashima Yuki  東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (90880055)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords光反応 / 励起状態 / シリルホウ素アート錯体 / ケイ素化反応 / ホウ素化反応 / 計算化学 / ラジカル反応 / 創薬化学 / ロジウムアート錯体 / アニオン型錯体
Outline of Research at the Start

有機ラジカル型反応剤は、極性型反応剤とは異なる独特な反応性・選択性を有することから、合成プロセスや合成可能な化合物の多様化に大きく貢献してきました。本研究では、アニオン性錯体と光励起を組み合わせることで、多様な元素を利用可能なラジカル型反応の開発を行います。具体的には、アニオン性錯体の励起状態の積極利用や、これを酸化還元して得られるラジカルの反応性の追求によって、材料科学や創薬化学へ広く利用可能な炭素-ヘテロ元素結合構築反応を開拓します。

Outline of Final Research Achievements

Radical reactions have unique reactivity and selectivity that are different from polar reactions. They can greatly contribute to the diversification of synthetic processes and chemical spaces. In this study, we developed radical reactions based on silyl radicals generated from the photoexcited anionic silylborane complex. We found the following radical reactions. (1) Dearomative carbo-silaboration reaction of quinolines proceeds by directly utilizing the excited state of the anionic complex, and (2) hydrosilylation reaction of alkenes proceeds by combining the anionic complex with a photosensitizer.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本手法は、温和な条件下、触媒を使用することなく不安定なケイ素ラジカルを発生することができる初めての手法であり、有機ケイ素化学や有機光化学における学術的な意義が高い。
また、有機ケイ素・ホウ素化合物は、機能性材料や生理活性物質の部分構造として有用な化合物群である。これらの合成多様性(化学空間)を拡張できたことは、材料や医薬などの探索研究の促進や安定的供給に貢献する点で 社会的意義が高いと考える。

Report

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

    (24 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 4 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Dearomative triple elementalization of quinolines driven by visible light2023

    • Author(s)
      Ishigaki Shiho、Nagashima Yuki、Yukimori Daiki、Tanaka Jin、Matsumoto Takashi、Miyamoto Kazunori、Uchiyama Masanobu、Tanaka Ken
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 14 Issue: 1 Pages: 652-652

    • DOI

      10.1038/s41467-023-36161-4

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Design, synthesis and visible-light-induced non-radical reactions of dual-functional Rh catalysts2023

    • Author(s)
      Ouchi Seiya、Inoue Tomonori、Nogami Juntaro、Nagashima Yuki、Tanaka Ken
    • Journal Title

      Nature Synthesis

      Volume: 2 Issue: 6 Pages: 535-547

    • DOI

      10.1038/s44160-023-00268-9

    • Related Report
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photocatalytic Generations of Secondary and Tertiary Silyl Radicals from Silylboranes Using an Alkoxide Cocatalyst2022

    • Author(s)
      Arai Ryo、Nagashima Yuki、Koshikawa Takumi、Tanaka Ken
    • Journal Title

      The Journal of Organic Chemistry

      Volume: - Issue: 15 Pages: 10371-10380

    • DOI

      10.1021/acs.joc.2c01885

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  • [Journal Article] Oxidative [4 + 2] annulation of 1-naphthols with alkynes accelerated by an electron-deficient rhodium(<scp>iii</scp>) catalysts2022

    • Author(s)
      Araujo Dias Antonio Junio、Takahashi Hiroto、Nogami Juntaro、Nagashima Yuki、Tanaka Ken
    • Journal Title

      Organic & Biomolecular Chemistry

      Volume: 20 Issue: 5 Pages: 1008-1012

    • DOI

      10.1039/d1ob02181h

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  • [Journal Article] Photo-Induced ortho-C-H Borylation of Arenes through In Situ Generation of Rhodium(II) Ate Complexes2021

    • Author(s)
      Tanaka Jin、Nagashima Yuki、Araujo Dias Antonio Junio、Tanaka Ken
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 143 Issue: 30 Pages: 11325-11331

    • DOI

      10.1021/jacs.1c05859

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  • [Journal Article] Acceleration Mechanisms of C-H Bond Functionalization Catalyzed by Electron-Deficient CpRh(III) Complexes2021

    • Author(s)
      Nagashima Yuki、Ishigaki Shiho、Tanaka Jin、Tanaka Ken
    • Journal Title

      ACS Catalysis

      Volume: 11 Issue: 21 Pages: 13591-13602

    • DOI

      10.1021/acscatal.1c03454

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      永島 佑貴
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      永島 佑貴
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      永島 佑貴
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      Yuki Nagashima, Masanobu Uchiyama, Ken Tanaka
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      The 25th IUPAC International Conference on Physical Organic Chemistry 25
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      小巻 孝裕, 永島 佑貴, 大内 誠也, 田中 健
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      第49回有機典型元素化学討論会
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      第49回有機典型元素化学討論会
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      荒井 椋, 永島 佑貴, 越川 拓海, 田中 健
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      永島 佑貴
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      日本化学会第102春季年会
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      永島 佑貴, 田中仁, Antonio Junio Araujo Dias, 田中 健
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      坂本 京花, 永島 佑貴, 内山 真伸
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  • [Presentation] スズアニオンの励起状態を利用した新規スタニル化反応2021

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      永島 佑貴, 坂本 京花, 田中 健, 内山 真伸
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      第48回有機典型元素化学討論会
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      https://www.titech.ac.jp/news/2023/065974

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  • [Remarks] 光反応を促進するハイブリッド型ロジウム触媒を開発

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      https://www.titech.ac.jp/news/2023/066052

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

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