| Project/Area Number |
22K14685
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 33020:Synthetic organic chemistry-related
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| Research Institution | Gakushuin University |
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Principal Investigator |
内倉 達裕 学習院大学, 理学部, 助教 (50867869)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | フッ化物イオン共役電子移動 / EDA錯体 / トリフルオロメチル基 / 光電子移動 / 有機フッ素化合物 / 炭素-フッ素結合活性化 / ラジカル付加反応 / ジフルオロメチル基 |
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| Outline of Research at the Start |
有機フッ素化合物は様々な生理活性物質に利用されており、特にジフルオロメチル基は、ヒドロキシ基やスルファニル基の生物学的等価体として振る舞うことから、医薬品・農薬の新たなモチーフとして注目されている。これらを合成する手法として、トリフルオロメチル基の炭素-フッ素結合の変換反応が挙げられるが、炭素-フッ素結合を切断するためには非常に高いエネルギーを必要とする。本研究では、フッ化物イオンと親和性の高いカチオン種の添加と、光エネルギーを利用することにより、穏和な条件下における炭素-フッ素結合の還元反応を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、リチウムイオンとフッ素の親和性を利用し、可視光を照射することによって電子移動と脱フッ素化を協奏的に起こすことによる炭素-フッ素結合の官能基化反応を目的としている。なお、電子移動はElectron-Donor-Acceptor(EDA)錯体を経由した光一電子移動を利用する。リチウム塩および塩基の存在下、トリフルオロメチルアレーンと電子豊富アルケンに対し可視光を照射することによって、1つの炭素-フッ素結合が選択的に還元され、ジフルオロメチレン化合物が得られることを見出した。本反応ではヨウ化リチウムとトリエチルアミンを用いるのみという、これまでと比較して非常に温和な条件下でトリフルオロメチル基の還元反応を進行させることが可能となり、計36の基質に対し適用可能であった。分光学的手法から、本反応はトリフルオロメチルアレーンと電子豊富アルケンが、ヨウ化リチウムを介してEDA錯体を形成し、進行していることが明らかとなった。また種々の反応機構解析から、ジフルオロメチルラジカルを経由して進行することが確認された。
また、理論化学的手法を用いることによって、一電子移動と脱フッ素化過程は協奏的に進行していることが示唆された。
本研究結果は、第46フッ素化学討論会や、第12回フッ素化学若手の会などの学会で報告し、学術論文にも掲載された(Chem. Eur. J. 2024, e202400658)。
また、本反応の展開として、トリフルオロメチルアルケンを用いた検討を現在行っている。上記と同様にリチウム塩の条件下光照射を行うことによって、トリフルオロメチルアルケンの炭素-フッ素結合の還元が進行し、医薬品にも利用されるgem-ジフルオロビニル基を有する生成物が得られることも確認している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上記に示したように、EDA錯体を経由した光一電子移動と脱フッ素化を協奏的に起こすことによるトリフルオロメチル基の炭素-フッ素結合の選択的還元反応を見出し、36の基質でジフルオロメチレン化合物を合成することに成功した。また、反応機構解析を行うことで、本反応がジフルオロメチルラジカルを経由したラジカル付加反応であることを示した。本研究結果は、複数の学会で報告し、学術論文にも掲載された。このように、当初の予定通りに研究が進展している。
また、上記と同様にトリフルオロメチルアルケンの炭素-フッ素結合の還元が進行することも確認しており、次年度以降検討を進める予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
EDA錯体を経由した光一電子移動と脱フッ素化を協奏的に起こすことによるトリフルオロメチル基の炭素-フッ素結合の選択的還元反応に成功し、学術論文にも掲載された。
今後は本反応システムを利用し、水素供与体を用いたジフルオロメチル化合物の合成についても、同様に反応収率の向上および基質一般性の拡大を進めていく予定である。
さらに、本反応形式をモノフッ化アリールや、トリフルオロメチルアルケン等の基質へ適用するための検討を進めていく。
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