Synthesis of middle molecules through Pummerer chemistry enabled by flow reactors

• Project Area: Middle molecular strategy: Creation of higher bio-functional molecules by integrated synthesis.
• Project/Area Number: 16H01149
• 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: Kyoto University
• Principal Investigator: 依光 英樹 京都大学, 理学研究科, 教授 (00372566)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2017: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2016: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: フローマイクロリアクター / チオイミダート / プメラー反応 / ヘリセン / フローリアクター / インドール / アニリン / Pummerer反応 / スルホキシド

Outline of Annual Research Achievements

フローマイクロリアクターを用いたビニルスルホキシドとアニリンの拡張プメラー反応：我々はベンゾフラン合成法の一つとして、プメラー型活性化を利用したビニルスルホキシドとフェノールの反応を以前報告した。ここで、フェノールに代えてアニリンを用いることでインドールの合成が可能だと考えられる。しかし、一般に反応性の高いアミン類を求核剤とするプメラー反応は、活性化剤である酸無水物とアミンの反応が競合するため困難である。今回我々はフローマイクロリアクターを利用することで、ビニルスルホキシドとアニリンの拡張プメラー反応によるチオイミダートの合成を達成した。プメラー型活性化による短寿命活性種の効率的な発生と、続くアニリンとの反応をフローマイクロリアクターにより精密に制御したことが成功の鍵である。さらにチオイミダートをヨードニウム塩で処理することにより、インドールへ変換できることを見いだした。
[3,3] シグマトロピー転位を骨格構築に利用したヘテロヘリセンの合成：我々は昨年度，[3,3] シグマトロピー転位を鍵とするアリールスルホキシドとフェノールの脱水素型クロスカップリング反応を開発した.今回我々は，本手法をヘテロヘリセン合成に展開することを着想した．前述の脱水素カップリングは立体的に混み合った反応点においても効率よく進行し，ナフタレンビススルホキシドと2-ナフトールからターナフタレンを収率よく得ることが可能であった．合成したこのターナフタレンを共通の前駆体としヘテロヘリセンの合成を試みたところ，硫黄官能基の変換と，続く環化反応によってジオキサヘリセンとジチアヘリセンの合成に成功した．また，ジチアヘリセンの硫黄部位をスルホンへと酸化した後，アニリンの求核置換を鍵とするカルバゾール合成法を利用することでジアザヘリセンへの変換を達成した．

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

• [Int'l Joint Research] 国立台北科技大学(台湾)
• [Journal Article] Sigmatropic Rearrangements of Hypervalent-Iodine-Tethered Intermediates for the Synthesis of Biaryls (2018)
  • Author(s): Mitsuki Hori, Jing-Dong Guo, Tomoyuki Yanagi, Keisuke Nogi, Takahiro Sasamori, and Hideki Yorimitsu
  • Journal Title: Angew. Chem. Int. Ed. Volume: 57 Issue: 17 Pages: 4663-4667
  • DOI: 10.1002/anie.201801132
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Base-Free Palladium-Catalyzed Hydrodechlorination of Aryl Chlorides with Pinacol Borane (2017)
  • Author(s): Yamamoto, Y.; Nogi, K.; Yorimitsu, H.; Osuka, A.
  • Journal Title: ChemistrySelect Volume: 2 Issue: 4 Pages: 1723-1727
  • DOI: 10.1002/slct.201700189
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Aromatic Metamorphosis of Dibenzofurans into Triphenylenes Starting with Nickel-Catalyzed Ring-Opening C-O Arylation (2017)
  • Author(s): Kurata, Y.; Otsuka, S.; Fukui, N.; Nogi, K.; Yorimitsu, H.; Osuka, A.
  • Journal Title: Org. Lett. Volume: 19 Issue: 6 Pages: 1274-1277
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.6b03861
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Palladium-Catalyzed Cross-Coupling of Aryl Chlorides with Arylsilatranes (2017)
  • Author(s): Yutaro Yamamoto, Alexandre Baralle, Anais Godefroy, Kei Murakami, Hideki Yorimitsu, Atsuhiro Osuka
  • Journal Title: Heterocycles Volume: 95 Issue: 1 Pages: 568-574
  • DOI: 10.3987/com-16-s(s)21
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Aromatic metamorphosis: conversion of an aromatic skeleton into a different ring system (2017)
  • Author(s): Keisuke Nogi and Hideki Yorimitsu
  • Journal Title: Chem. Commun. Volume: 53 Issue: 29 Pages: 4055-4065
  • DOI: 10.1039/c7cc00078b
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Palladium-Catalyzed Double Borylation of Diaryl Sulfoxides with Diboron (2017)
  • Author(s): Hayate Saito, Keisuke Nogi, and Hideki Yorimitsu
  • Journal Title: Synthesis Volume: 49 Issue: 21 Pages: 4769-4774
  • DOI: 10.1055/s-0036-1588848
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cascades of Interrupted Pummerer Reaction-Sigmatropic Rearrangement (2017)
  • Author(s): Hideki Yorimitsu
  • Journal Title: Chem. Rec. Volume: 17 Issue: 11 Pages: 1156-1167
  • DOI: 10.1002/tcr.201700017
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Robust Palladium-Catalyzed Arylation of Catalyst-Poisoning ortho-Sulfanyl Aryl Halides with Tetraarylborates and Its Application to Synthesis of π-Extended Dibenzothiophenes (2017)
  • Author(s): Dhananjayan Vasu, Jan Niklas Hausmann, Hayate Saito, Tomoyuki Yanagi, Hideki Yorimitsu, and Atsuhiro Osuka
  • Journal Title: Asian J. Org. Chem. Volume: 6 Issue: 10 Pages: 1390-1393
  • DOI: 10.1002/ajoc.201700323
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regioselective C-H Sulfanylation of Aryl Sulfoxides by Means of Pummerer-Type Activation (2017)
  • Author(s): H. Kawashima, T. Yanagi, C.-C. Wu, K. Nogi, H. Yorimitsu
  • Journal Title: Org. Lett. Volume: 19 Issue: 17 Pages: 4552-4555
  • DOI: 10.1021/acs.orglett.7b02147
  • NAID: 120006406843
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Synthesis of Dibenzophospholes from Dibenzothiophene Dioxides and Phenylphosphine by Twofold SNAr Reactions (2017)
  • Author(s): Onoda, M.; Koyanagi, Y.; Saito, H.; Bhanuchandra, M.; Matano, Y.; Yorimitsu, H.
  • Journal Title: Asian J. Org. Chem. Volume: 6 Issue: 3 Pages: 257-261
  • DOI: 10.1002/ajoc.201600612
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Metal-Free Approach to Biaryls from Phenols and Aryl Sulfoxides by Temporarily Sulfur-Tethered Regioselective C-H/C-H Coupling (2016)
  • Author(s): Yanagi, T.; Otsuka, S.; Kasuga, Y.; Fujimoto, K.; Murakami, K.; Nogi, K.; Yorimitsu, H.; Osuka, A.
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 138 Issue: 44 Pages: 14582-14585
  • DOI: 10.1021/jacs.6b10278
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Pd-NHC-Catalyzed Alkynylation of General Aryl Sulfides with Alkynyl Grignard Reagents (2016)
  • Author(s): Baralle, A.; Yorimitsu, H.; Osuka, A.
  • Journal Title: Chem. Eur. J. Volume: 22 Issue: 31 Pages: 10768-10772
  • DOI: 10.1002/chem.201602315
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Cross-coupling of Aryl Sulfides Powered by <i><b>N</b></i>-Heterocyclic Carbene Ligands (2016)
  • Author(s): Gao, K.; Otsuka, S.; Baralle, A.; Nogi, K.; Yorimitsu, H.; Osuka, A.
  • Journal Title: Journal of Synthetic Organic Chemistry, Japan Volume: 74 Issue: 11 Pages: 1119-1127
  • DOI: 10.5059/yukigoseikyokaishi.74.1119
  • NAID: 130005433319
  • ISSN: 0037-9980, 1883-6526
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 酸無水物によるアリールスルホキシドとアニリンの反応 (2017)
  • Author(s): 柳智征・野木馨介・依光英樹
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学（横浜市）
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] 酸無水物存在下におけるアルケニルスルホキシドとフェノール類の反応 (2017)
  • Author(s): 伴野力斗・野木馨介・依光英樹
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学（横浜市）
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] [3,3]-シグマトロピー転位を鍵とするアリールヨージナンとフェノール類の脱水素カップリング反応 (2017)
  • Author(s): 堀充希・柳智征・野木馨介・依光英樹
  • Organizer: 日本化学会第97春季年会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学（横浜市）
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] 不飽和スルホニウム塩のシグマトロピー転位を駆使する有機合成 (2017)
  • Author(s): 依光英樹
  • Organizer: 第5回グリーンケミストリーに根差した有機合成手法研究会
  • Invited
• [Presentation] 新形式Pummerer反応が拓く有機合成：芳香族性の破壊を伴う分子変換 (2017)
  • Author(s): 依光英樹
  • Organizer: 有機合成化学協会中国四国支部事業第76回パネル討論会
  • Invited
• [Presentation] 新形式Pummerer反応が拓く有機合成 (2017)
  • Author(s): 依光英樹
  • Organizer: 山口大学第5回IoLコロキウム
  • Invited
• [Presentation] 硫黄の特性を活かした新規有機合成反応 (2017)
  • Author(s): 依光英樹
  • Organizer: 日本薬学会第138年会
  • Invited
• [Presentation] 新形式Pummerer反応が拓く有機合成 (2016)
  • Author(s): 依光英樹
  • Organizer: 第43回有機典型元素化学討論会
  • Place of Presentation: 仙台市民会館（仙台市）
  • Year and Date: 2016-12-08
  • Invited
• [Presentation] フェノールとアリールスルホキシドの脱水素カップリングによる位置選択的ビアリール合成 (2016)
  • Author(s): 柳智征・春日優子・大塚慎也・藤本圭佑・村上慧 ・野木馨介・依光英樹・大須賀篤弘
  • Organizer: 第43回有機典型元素化学討論会
  • Place of Presentation: 仙台市民会館（仙台市）
  • Year and Date: 2016-12-08
• [Presentation] Regioselective Synthesis of Biaryls via Dehydrogenative coupling of Phenols with Aryl Sulfoxides (2016)
  • Author(s): Tomoyuki Yanagi, Shinya Otsuka, Yuko Kasuga, Keisuke Fujimoto, Kei Murakami, Keisuke Nogi, Hideki Yorimitsu, Atsuhiro Osuka
  • Organizer: The 10th International Symposium on Integrated Synthesis
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場（淡路島）
  • Year and Date: 2016-11-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] スルフィドを用いたアルールスルホキシドに対するパラ位選択的スルファニル化反応 (2016)
  • Author(s): 川嶋仁美・野木馨介・依光英樹
  • Organizer: 第6回CSJ化学フェスタ
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京）
  • Year and Date: 2016-11-14
• [Presentation] 有機硫黄化学のルネッサンスから芳香環リフォームへの展開 (2016)
  • Author(s): 依光英樹
  • Organizer: 第33回有機合成化学セミナー
  • Place of Presentation: ヒルトンニセコビレッジ（北海道）
  • Year and Date: 2016-09-06
  • Invited
• [Presentation] Interrupted Pummerer反応を用いたアリールスルホキシドとフェノールからのビアリール合成 (2016)
  • Author(s): 柳智征, 大塚慎也, 春日優子, 藤本圭佑, 村上慧, 依光英樹, 大須賀篤弘
  • Organizer: 第33回有機合成化学セミナー
  • Place of Presentation: ヒルトンニセコビレッジ（北海道）
  • Year and Date: 2016-09-06
• [Presentation] 有機硫黄化学のルネッサンスから芳香環リフォームへの展開 (2016)
  • Author(s): 依光英樹
  • Organizer: 有機合成夏期セミナー「明日の有機合成化学」
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2016-08-30
  • Invited
• [Presentation] 有機硫黄化学のルネッサンス (2016)
  • Author(s): 依光英樹
  • Organizer: 第51回有機反応若手の会
  • Place of Presentation: 諏訪市（長野県）
  • Year and Date: 2016-07-19
  • Invited
• [Presentation] 有機硫黄化学のルネッサンスから芳香環リフォームへの展開 (2016)
  • Author(s): 依光英樹
  • Organizer: 第76回講演会有機化学研究会（白鷺セミナー）
  • Place of Presentation: 堺市
  • Invited
• [Presentation] スルホキシドのPummerer型活性化を経る新反応 (2016)
  • Author(s): 依光英樹
  • Organizer: 第5回元素化学懇談会
  • Place of Presentation: 三重県多気郡大台町
  • Invited
• [Presentation] 有機硫黄化学のルネッサンスから芳香環リフォームへの展開 (2016)
  • Author(s): 依光英樹
  • Organizer: 有機合成化学協会九州山口支部講演会
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Invited
• [Presentation] A Journey from Discovery of New Pummerer Chemistry to Catalytic C-S Bond Cleavage (2016)
  • Author(s): Hideki Yorimitsu
  • Organizer: Fukui Seminar
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Remarks] 京都大学 大学院理学研究科 化学専攻 有機化学研究室
  • URL: http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/orgchem/
• [Remarks] 研究室HP
  • URL: http://kuchem.kyoto-u.ac.jp/orgchem/yorimitsu_lab/index.html