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Development of oxidative material transformation by using activation of molecular oxygen

Publicly Offered Research

Project AreaPrecise Formation of a Catalyst Having a Specified Field for Use in Extremely Difficult Substrate Conversion Reactions
Project/Area Number 16H01033
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

内田 竜也  九州大学, 基幹教育院, 准教授 (50380564)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywords分子状酸素活性化 / ルテニウム / ビスアレノール / フェノール / 空気酸化 / 不斉酸化 / 酸素酸化 / 触媒開発 / 炭素ー炭素結合構築 / 鉄触媒 / ルテニウム触媒 / 不斉酸素酸化 / 遷移金属触媒 / 酸素活性化
Outline of Annual Research Achievements

炭素-水素(C-H)結合は有機化合物中に豊富に存在する安定な結合であり、このC-H結合を高位置選択的に望みの立体化学にて目的の官能基へ変換することができれば標的化合物合成にかかる時間および物質資源のコストを大幅に削減することができる。しかし、従来の酸化剤は、原子効率が低く、環境負荷の高さも問題となっている。そこで、より原子効率が高く、環境負荷の低い分子状酸素(O2)を効率的に活性化する手法の開発が急務である。
アレノール類は、天然に豊富に存在する炭素資源である。その酸化生成物の一つであるビスアレノール類は、有効な生理活性を示し、更に不斉素子としても知られ、その効率的合成法の確立が求められている。筆者らは、最近ルテニウム錯体が、O2への1電子移動を経てラジカルカチオン種を与えることを見出している。同知見から同錯体は、アレノール類の酸化的カップリングの有効な触媒となると考えられた。そこで、2-ナフトール類のカップリング反応の検討を進め、良好な選択性にて同反応を進行させることに成功した。同反応では、特異な置換基効果が見られ、7位の置換基は、反応性の低下を招くが電子供与性の高い置換基がより高い反応性を示した。一方、3位の置換基は、電気的性質に関わらず収率を低下させた。これらは、それぞれの置換基が、反応の異なる過程に影響を与えていると示唆し、電位差がなくても交差カップリング反応を進行すさせると考えられた。
そこで3-メトキシ-および7-ブロモ-2-ナフトール(電位差0.15V)をモデルに反応検討を進め、錯体1を用いると優れたクロス選択性、および不斉収率にてビスアレノール類を与えることが明らかになった。同反応は、ほぼ電位差がない場合にもクロス選択的に進行し、その選択性には、3位の置換基の嵩高さが大きくなると向上する傾向が観測された。

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。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Ruthenium-Catalyzed Chemo- and Enantioselective Hydrogenation of Isoquinoline Carbocycles2018

    • Author(s)
      Jin Yushu、Makida Yusuke、Uchida Tatsuya、Kuwano Ryoichi
    • Journal Title

      The Journal of Organic Chemistry

      Volume: 83 Issue: 7 Pages: 3829-3839

    • DOI

      10.1021/acs.joc.8b00190

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Iron-catalyzed Asymmetric Aerobic Oxidative Dearomatizing Spirocyclization of Methylenebis(arenol)s2016

    • Author(s)
      Kim,C.-S., Oguma, T., Fujitomo, C., Uchida, T. and Katsuki, T.
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 46 Issue: 11 Pages: 1262-1264

    • DOI

      10.1246/cl.160680

    • NAID

      130005509415

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Design of a new class of ruthenium complexes and their catalysis on oxidative functionalization2018

    • Author(s)
      Doiuchi Daiki, Hayashi Hiroki, Uchida Tatsuya
    • Organizer
      第98日本化学会春季年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ルテニウム触媒を用いた2-ナフトール類の酸化的不斉カップリング2018

    • Author(s)
      上野貴正、林 裕樹、内田竜也
    • Organizer
      第98日本化学会春季年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Iridium catalyzed high region-, enantio-, and diastereoselective carbene C-H insertion2017

    • Author(s)
      Yamakawa, Y.; Ikuta, T.; Uchida, T.; Katsuki, T.
    • Organizer
      The 97th CSJ Annual Meeting
    • Place of Presentation
      Yokohama
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ruthenium Catalyzed Asymmetric Aerobic Oxidative Coupling of 2-Naphthols2017

    • Author(s)
      Uneno, T.; Uchida, T.; Katsuki, T.
    • Organizer
      The 97th CSJ Annual Meeting
    • Place of Presentation
      Yokohama
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Iridium-Catalyzed Asymmetric Site-Selective Carbene C-H Insertion2017

    • Author(s)
      Uchida Tatsuya、Yamakaw Yuki、Ikuta Takashi、Tsutomu Katsuki
    • Organizer
      第64回有機金属討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] イリジウム触媒を用いた高位置選択的カルベンC-H挿入反応2017

    • Author(s)
      林 裕樹、山川裕生、生田 昴、内田竜也、香月 勗
    • Organizer
      第27回福岡万有シンポジウム
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ルテニウム触媒を用いた2-ナフトール類の酸化的カップリング2017

    • Author(s)
      上野貴正、林 裕樹、内田竜也
    • Organizer
      第50回酸化反応討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Catalytic C-C Bond Formation2017

    • Author(s)
      Uchida, T.
    • Organizer
      I2CNER International Workshop -Natural and Chemical Catalysts for Technology-
    • Place of Presentation
      Fukuoka
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Activation of Molecular Oxygen and Catalytic Asymmetric Aerobic Oxidation2016

    • Author(s)
      Uchida, T.
    • Organizer
      1st international symposium on precisely designed catalysts with customized scaffolding
    • Place of Presentation
      Osaka
    • Year and Date
      2016-07-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Development of Atom-Economic Oxidative Material Transformations2016

    • Author(s)
      Uchida, T.
    • Organizer
      Conference of Organic Synthetic Reactions
    • Place of Presentation
      Mats
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2016-04-26   Modified: 2018-12-17  

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