N-ヘテロ環カルベン配位子が創る反応場を用いる不活性結合の触媒的変換

• Project Area: Precise Formation of a Catalyst Having a Specified Field for Use in Extremely Difficult Substrate Conversion Reactions
• Project/Area Number: 16H01022
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 鳶巣 守 大阪大学, 工学研究科, 教授 (60403143)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2017: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2016: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 不活性結合切断 / 遷移金属触媒 / 有機合成 / 触媒反応 / 有機合成化学 / 均一系触媒 / N-ヘテロ環カルベン

Outline of Annual Research Achievements

遷移金属錯体反応場を活用する不活性結合の触媒的変換反応として、まず単純ケトンの脱カルボニル化を検討した。この反応は、２つの炭素－炭素結合切断を経る高難度分子変換である。電子供与能に優れたＮ－ヘテロ環カルベン配位子を系統的に調査したところ、窒素上にメシチル基、イミダゾール環４，５位にメチル基をそれぞれ持つカルベン配位子が最も有効であることを明らかにした。
さらに、ロジウム触媒を用いる不活性なフェノール誘導体の炭素－酸素結合の切断をともなった反応を検討した。ロジウム１価の錯体に対して、２つのＮ－ヘテロ環カルベン配位子が配位した電子豊富なロジウム触媒を系中で発生させることが、困難な炭素－酸素結合の活性化に重要であることが分かった。この触媒系を用いることで、芳香環に直結したカルバメート置換基をイソプロパノールにより還元的に除去できることを明らかにした。従来法では、イソプロピルグリニア試薬やヒドロシランといった比較的強い還元剤を用いる必要があり、それらと反応する官能基は適用できなかった。本研究では、イソプロパノールという穏和な還元剤を用いるため、より広範な基質に適用可能である。
ビスホスフィンの２つの炭素－リン結合の切断をともなった環化反応による新しい触媒的なホスホール合成を見出した。この反応では、パラジウム触媒が有効である。
共同研究により、アニソール誘導体と有機ホウ素試薬とのクロスカップリングの機構解明、およびカルバメートの脱炭酸反応におけるポリスチレン架橋配位子の検討を実施した。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Nickel-Mediated Decarbonylation of Simple Unstrained Ketones through the Cleavage of Carbon-Carbon Bonds (2017)
  • Author(s): Toshifumi Morioka, Akihiro Nishizawa, Takayuki Furukawa, Mamoru Tobisu, Naoto Chatani
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 139 Issue: 4 Pages: 1416-1419
  • DOI: 10.1021/jacs.6b12293
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Palladium-Catalyzed Cyclization of Bisphosphines to Phosphacycles via the Cleavage of Two Carbon-Phosphorus Bonds (2017)
  • Author(s): Katsuaki Baba, Yoshihiro Masuya, Naoto Chatani, Mamoru Tobisu
  • Journal Title: Chem. Lett. Volume: 46 Issue: 9 Pages: 1296-1299
  • DOI: 10.1246/cl.170581
  • NAID: 130006067868
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Combined Theoretical and Experimental Studies of Nickel-Catalyzed Cross-Coupling of Methoxyarenes with Arylboronic Esters via C-O Bond Cleavage (2017)
  • Author(s): Martin C Schwarzer, Ryosuke Konno, Takayuki Hojo, Akimichi Ohtsuki, Keisuke Nakamura, Ayaka Yasutome, Hiroaki Takahashi, Toshiaki Shimasaki, Mamoru Tobisu, Naoto Chatani, Seiji Mori
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 139 Issue: 30 Pages: 10347-10358
  • DOI: 10.1021/jacs.7b04279
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Rhodium-Catalyzed Reductive Cleavage of Aryl Carbamates Using Isopropanol as a Reductant (2017)
  • Author(s): Kosuke Yasui, Masaya Higashino, Naoto Chatani, Mamoru Tobisu
  • Journal Title: Synlett Volume: 28 Issue: 19 Pages: 2569-2572
  • DOI: 10.1055/s-0036-1589093
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] C-O Activation by a Rhodium Bis(N-Heterocyclic Carbene) Catalyst: Aryl Carbamates as Arylating Reagents in Directed C-H Arylation (2017)
  • Author(s): Tobisu, M.; Yasui, K.; Aihara, Y.; Chatani, N.
  • Journal Title: Angew. Chem. Int. Ed. Volume: 56 Issue: 7 Pages: 1877-1880
  • DOI: 10.1002/anie.201610409
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] C-H Borylation by Platinum Catalysis (2017)
  • Author(s): T. Furukawa, M. Tobisu and N. Chatani
  • Journal Title: Bull. Chem. Soc. Jpn Volume: 90 Issue: 3 Pages: 332-342
  • DOI: 10.1246/bcsj.20160391
  • NAID: 130005439766
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Nickel-catalyzed Ring-opening Cross-coupling of Cyclic Alkenyl Ethers with Arylboronic Esters via Carbon-Oxygen Bond Cleavage (2016)
  • Author(s): Ohtsuki, A.; Sakurai, S.; Tobisu, M.; Chatani, N.
  • Journal Title: Chem. Lett. Volume: 45 Issue: 11 Pages: 1277-1279
  • DOI: 10.1246/cl.160712
  • NAID: 130005509390
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Nickel/N-Heterocyclic Carbene-Catalyzed Suzuki-Miyaura Type Cross-Coupling of Aryl Carbamates (2016)
  • Author(s): A. Ohtsuki, K. Yanagisawa, T. Furukawa, M. Tobisu and N. Chatani
  • Journal Title: J. Org. Chem Volume: 81 Issue: 19 Pages: 9409-9414
  • DOI: 10.1021/acs.joc.6b01627
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant