直接的芳香族カップリングを基盤とする高度パイ共役分子の集積合成

• Project Area: Organic Synthesis based on Integration of Chemical Reactions. New Methodologies and New Materials
• Project/Area Number: 24106728
• 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: 三浦 雅博 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20183626)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000); Fiscal Year 2013: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2012: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
• Keywords: 合成化学 / 遷移金属触媒 / カップリング反応 / 芳香族化合物

Research Abstract

本課題では、新規なアリール置換芳香族およびヘテロ芳香族誘導体の創成にむけて、我々がこれまで手がけてきた配位性官能基をもつ芳香族基質の炭素－水素結合切断を含む触媒的直接置換反応を基盤として、パイ共役系が拡張した芳香環連結化合物を簡便に構築する集積合成法の開発を行うことを目的としている。本年度は、これまでの成果を踏まえ、銅塩を促進剤として用いた含窒素複素環の酸化的直接アリール化反応の展開を中心に検討した。まず、種々の官能基を持つベンゼン誘導体とベンゾオキサゾールを基質に用い、酢酸銅存在下、オルトキシレンを溶媒に用いて条件検討を行った。その結果、8-アミノキノリンをアミン源とした安息香酸アミドが、130-140 ℃程度の加熱条件で効率よくカップリングを受けることが分かった。この反応では、安息香酸アミドおよびアゾールのベンゼン環に電子吸引基および電子供与基が置換しても反応は円滑に進行した。生成物のさらなる誘導体化に有用なハロゲン置換基も共存可能であった。安息香酸の代わりにフランやチオフェンのような複素環のカルボン酸のアミド用いた場合や、オキサゾールの代わりにイミダゾールやチアゾールを用いた場合も反応は効率よく進行した。生成物中のアミノキノリン基は、エトキシ基に変換できた。さらに、反応機構について知見を得る目的で重水素ラベル実験を行った。(i)2位に重水素をもつベンゾオキサゾールは反応条件で 容易にH-D交換を受けた。(ii)一方、反応条件でd5-安息香酸上の重水素はほとんどH-D交換をうけなかった。(iii) 安息香酸上に重水素をもつ基質（d5）ともたない基質（H5）の反応速度比から、速度論的同位体効果KH/KDの値は2.0と見積もられた。これらの事実をもとに、C-H結合切断を律速段階に含む反応機構を提案した。

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] Rhodium-Catalyzed Annulative Coupling of 3-Phenylthiophenes with Alkynes Involving Double C-H Bond Cleavages (2014)
  • Author(s): Tomonori Iitsuka, Koji Hirano, Tetsuya Satoh, Masahiro Miura
  • Journal Title: Chemistry - A European Journal Volume: 20 Issue: 2 Pages: 385-389
  • DOI: 10.1002/chem.201303847
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Copper-Mediated Regioselective Homocoupling of Thiophenes and Indoles via Directed C-H Cleavage (2014)
  • Author(s): Riko Odani, Mayuko Nishino, Koji Hirano, Tetsuya Satoh, Masahiro Miura
  • Journal Title: Heterocycles Volume: 88 Issue: 1 Pages: 595-602
  • DOI: 10.3987/com-13-s(s)4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Copper-Mediated C-H/C-H Biaryl Coupling of Benzoic Acid Derivatives and 1,3-Azoles (2013)
  • Author(s): Mayuko Nishino
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edition Volume: 52 Issue: 16 Pages: 4457-4461
  • DOI: 10.1002/anie.201300587
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Copper-Mediated Dehydrogenative Biaryl Coupling of Naphthylamines and 1,3-Azoles (2013)
  • Author(s): Riko Odani, Koji Hirano, Tetsuya Satoh, Masahiro Miura
  • Journal Title: The Journal of Organic Chemistry Volume: 78 Issue: 21 Pages: 11045-11052
  • DOI: 10.1021/jo402078q
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regioselective and Stereospecific Copper-Catalyzed Aminoboration of Styrenes with Bis(pinacolato)diboron and O-Benzoyl-N,N-dialkylhydroxylamines (2013)
  • Author(s): Naoki Matsuda, Koji Hirano, Tetsuya Satoh, Masahiro Miura
  • Journal Title: Journal of the American Chemical Society Volume: 135 Issue: 13 Pages: 4934-4937
  • DOI: 10.1021/ja4007645
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rhodium- and Iridium-Catalyzed Dehydrogenative Cyclization through Double C-H Bond Cleavages To Produce Fluorene Derivatives (2013)
  • Author(s): Masaki Itoh
  • Journal Title: Journal of Organic Chemistry Volume: 78 Issue: 4 Pages: 1365-1370
  • DOI: 10.1021/jo4000465
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regioselective C-H Bond Cleavage/Alkyne Insertion under Ruthenium Catalysis (2013)
  • Author(s): 橋本 雄人
  • Journal Title: J. Org. Chem. Volume: 78 Issue: 2 Pages: 638-646
  • DOI: 10.1021/jo3025237
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Copper-Mediated and Copper-Catalyzed Cross-Coupling of Indoles and 1,3-Azoles: Double C-H Activation (2012)
  • Author(s): Mayuko Nishino
  • Journal Title: Angewandte Chemie International Edition Volume: 51 Issue: 28 Pages: 6993-6997
  • DOI: 10.1002/anie.201201491
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 遷移金属触媒を用いる触媒的芳香族カップリングの新展開 (2013)
  • Author(s): 三浦雅博
  • Organizer: 日本化学会第93春季年会
  • Place of Presentation: 立命館大学，滋賀
  • Year and Date: 2013-03-24
  • Invited
• [Presentation] 遷移金属触媒を用いる直接的芳香族カップリング反応の開発 (2013)
  • Author(s): 三浦 雅博
  • Organizer: 第45回有機合成セミナー
  • Place of Presentation: 大阪市立工業研究所
  • Invited
• [Presentation] Copper-Mediated Direct Aryl-Heteroaryl Coupling (2013)
  • Author(s): Masahiro Miura
  • Organizer: Aachen-Osaka Joint Symposium
  • Place of Presentation: RWTH Aachen University, Germany
• [Presentation] Development of Direct Aromatic Coupling by Transition Metal Catalysis (2012)
  • Author(s): Miura, Masahiro
  • Organizer: IBS (Institute of Basic Scienece) Symposium
  • Place of Presentation: Seoul, Korea
  • Year and Date: 2012-09-06
  • Invited
• [Presentation] 遷移金属触媒を用いる直接的芳香族カップリング (2012)
  • Author(s): 三浦雅博
  • Organizer: 有機反応懇談会／有機合成化学協会関西支部
  • Place of Presentation: 関西大学、大阪
  • Year and Date: 2012-08-03
  • Invited