2019 Fiscal Year Annual Research Report
Generation of Organometallics from Alkanes by Organoradical-Metal Complex Hybrid Catalysis
| Project Area | Hybrid Catalysis for Enabling Molecular Synthesis on Demand |
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| Project/Area Number |
17H06442
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
金井 求 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (20243264)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | ハイブリッド触媒 / 光触媒 / ラジカル触媒 / C-H活性化 / ケイ素触媒 / ボリン酸触媒 / 結合弱化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、豊富な炭素資源であるアルカンを原料として、抗癌剤などの高付加価値な有機分子を実践的に合成できるハイブリッド触媒系の創製である。ハイブリッド触媒系によるアルカンの炭素－水素結合活性化を経る有機金属活性種の発生と分子合成オンデマンドへの展開を計画した。光触媒－ラジカル触媒ハイブリッドによるアルカンからの水素原子の引き抜きと、生じた炭素ラジカルの金属錯体触媒での捕捉により目的の変換を達成する。本研究では、強力な水素原子引き抜き能と迅速な炭素ラジカル捕捉能を兼ね備えたハイブリッド触媒系の創製により課題を克服する。アルカンから生成する有機金属活性種は、位置・立体化学制御をともなう選択的反応への適用が可能で、高付加価値な有機分子を合成するための有用な活性種である。
本年度は、sp3C-H結合をラジカル的に活性化しうる光触媒とラジカル触媒の二成分ハイブリッド触媒系の高機能化に重点的に取り組んだ。その結果、電子不足ケイ素触媒を上記二成分ハイブリッド触媒系に組み込むと、アルコールと電子不足ケイ素触媒との可逆シリケート形成過程によりアルコールα位のC-H結合が弱化し、温和な条件でアルコールの活性化をおこせることを見いだした。また、同様な考え方からボリン酸触媒を組み込むことによって、電子不足ケイ素触媒より強力にアルコールα位C-H結合の活性化をおこなえることを見いだした。以上の結果は、三成分ハイブリッド触媒系とすることで、より効率的に安定分子から炭素ラジカルを生成できることを示しており、今後の研究を進めるうえでの重要な知見となる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
金属錯体触媒を含まない、安定分子のC-H結合をラジカル的に活性化する二成分ハイブリッド触媒系の強化をおこなった。その結果、かなり強い結合を温和な条件で切断する三成分ハイブリッド触媒系を見いだした。今後、ここに金属錯体触媒を組み込んで、四成分ハイブリッド触媒系による新反応の開発につなげていける基盤を示した。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は最終年度であり、いよいよ多くの基盤が整ってきた。アルカンを含め、より多くの炭化水素系基質を活性化して、炭素資源を高付加価値化するハイブリッド触媒反応を開発していく。
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