触媒反応の同一時空間集積化：有機金属活性種の発生を基軸とするカスケード反応の開発

• Project Area: Organic Synthesis based on Integration of Chemical Reactions. New Methodologies and New Materials
• Project/Area Number: 24106717
• 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: 大江 浩一 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90213636)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2013: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2012: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: 末端アルキンC-H結合直接シアノ化反応 / 銅触媒 / ヨウ化シアン / タンデム型反応 / 金触媒 / π活性化 / σ活性化 / 環化異性化 / ピリジンN-オキシド / インドリジノン / カスケード型反応

Research Abstract

本研究では，触媒量の銅塩とヨウ化シアンを用いることにより，末端アルキンのC–H結合直接シアノ化反応が効率良く進行することを見出した。
かさ高い塩基である2,2,6,6-テトラメチルピペリジン（TEMP）を用い，1-dodecyneとヨウ化シアンを60 °Cで反応させたところ，1-cyanododecyne (10%)と1-iodododecyne (63%)が得られた。様々な触媒を調査した結果、CuOTf•toluene (10 mol%)が，1-cyanododecyneを収率良く（78%）与えることがわかった。
この末端アルキンの触媒的シアノ化反応について，基質適用範囲や反応機構に関する検討を行い，新規なタンデム型反応であることを明らかにした。
本シアノ化反応では，中間体ヨードアルキンが生成した後に，銅触媒によるシアノ化が進行していると考え，まず，系中で発生すると考えられるシアノ化剤とヨードアルキンとの反応を検討した。当量のCuCNをシアノ化剤とした反応では，対応するアルキニルシアニドが中程度の収率（45%）で得られた。次に，Bu4NCNを代替アンモニウムシアニドとして反応させたところ，CuCNと同様に，アルキニルシアニド（45%）が得られた。一方，ヨウ化シアンとの反応では，主生物は1,1,2-triiodododecene (53%)となり，対応するアルキニルシアニドの収率は，わずか18%であった。しかし，さらにBu4NCNを添加して反応を行うことにより，対応するアルキニルシアニドの収率は44%に回復した。
これらの結果から，ヨウ化シアンと末端アルキンの銅触媒C-H結合シアノ化反応には５つの素反応が関わっていると結論づけた。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Copper-catalyzed C-H Cyanation of terminal Alkynes with Cyanogen Iodide (2013)
  • Author(s): Okamoto, K.; Watanabe, M.; Sakata, N.; Murai, M.; Ohe, K.
  • Journal Title: Org. Lett. Volume: 22 Issue: 22 Pages: 5810-5813
  • DOI: 10.1021/ol402863g
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Acid-Catalyzed Direct Conjugate Alkenylation of α,β-Unsaturated Ketones (2013)
  • Author(s): Okamoto, K; Tamura, E.; Ohe, K.
  • Journal Title: Angew. Chem. Int. Ed. Volume: 52 Issue: 40 Pages: 10639-10643
  • DOI: 10.1002/anie.201305188
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Alkyne-Coordinating Tridentate Ligands : Structural Properties and Reactivity of Their Rhodium Complexes (2012)
  • Author(s): Kazuhiro Okamoto, Yusuke Omoto, Hayato Sano, and Kouichi Ohe
  • Journal Title: Dalton Trans. Volume: 41 Issue: 36 Pages: 10926-10929
  • DOI: 10.1039/c2dt31322g
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Amphiphilic Brush-Like Copolymers Involving Hydrophobic Amino Acid- and Oligopeptide-Side Chains for Optical Tumor Imaging In Vivo (2012)
  • Author(s): Miki, K.; Nakano, K.; Matsuoka, H.; Yeom, C. J.; Harada, H.; Hiraoka, M.; Ohe, K.
  • Journal Title: Bulletin of The Chemical Society of Japan Volume: 85 Issue: 12 Pages: 1277-1286
  • DOI: 10.1246/bcsj.20120220
  • NAID: 130004153014
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gold-catalysed Cycloisomerisation Reactions of2-(2-Propynyl)pyridine N-Oxides Leading to Indolizinones (2012)
  • Author(s): Masahito Murai, Sachie Kitabata.Kazuhiro Okamoto, Kouichi Ohe
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 48 Issue: 61 Pages: 7622-7624
  • DOI: 10.1039/c2cc32628k
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pd- and Cu-Catalyzed One-Pot Multi Component Synthesis of Hetero Dimers of Heterocycles (2012)
  • Author(s): T.Murata, M.Murai, Y.Ikeda, K.Miki, K.Ohe
  • Journal Title: Org.Letters Volume: 14(appear on Web) Issue: 9 Pages: 2296-2299
  • DOI: 10.1021/ol300718x
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Transition Metal-catalyzed Vinylnitrene Transfer Reactions Using N-Heterocycles: A Revisit (2014)
  • Author(s): Ohe, K.
  • Organizer: The 12th Kinki-Youngnam Joint Symposium on Organometallic Chemistry
  • Place of Presentation: Pusan National University, Busan, Korea
  • Invited
• [Presentation] Me3SiOTf-catalyzed Direct Conjugate Alkenylation of β-Silylenones (2013)
  • Author(s): Ohe, K.
  • Organizer: The 8th International Conference on Cutting-Edge Organic Chemistry in Asia
  • Place of Presentation: Osaka
• [Presentation] 有機金属活性種の新規発生法に基づく有機合成 (2012)
  • Author(s): 大江浩一
  • Organizer: 第64回有機合成化学協会関東支部シンポジウム－新潟（長岡）シンポジウム
  • Place of Presentation: 長岡技術科学大学, 新潟
  • Year and Date: 2012-12-01
  • Invited
• [Presentation] Transition Metal-catalyzed Vinylnitrene Transfer Reactions Using N-Heterocycles: A Revisit (2012)
  • Author(s): Ohe, K.
  • Organizer: The 6th Kansai-CMDS Meeting on OMCOS
  • Place of Presentation: Seorak Mt., Korea
  • Year and Date: 2012-09-21
  • Invited
• [Presentation] Palladium-catalyzed Decarboxylative Transformation of 4H-Isooxazol-5-ones Leading to 1-Azabicyclo[3.1.0]hex-2-enes (2012)
  • Author(s): Ohe, K.; Okamoto, K.; Oda, T.; Kohigashi, S.
  • Organizer: The 6th Spanish-Portuguese-Japanese Organic Chemistry Symposium
  • Place of Presentation: University of Lisbon, Lisbon, Portogal
  • Year and Date: 2012-07-19
• [Presentation] Generation and Synthetic Application of Vinylnitrene Complexes (2012)
  • Author(s): Ohe, K.
  • Organizer: French-Japanese Kinki-Divio Symposium
  • Place of Presentation: Dijion, France
  • Invited
• [Remarks] 京都大学 大江研究室
  • URL: http://www.ehcc.kyoto-u.ac.jp/eh31/home/index-j.html
• [Remarks] 大江研究室
  • URL: http://www.ehcc.kyoto-u.ac.jp/eh31/home/index-j.html