Generation of Organometallics from Alkanes by Organoradical-Metal Complex Hybrid Catalysis

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Hybrid Catalysis for Enabling Molecular Synthesis on Demand
• Project/Area Number: 17H06442
• 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: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Kanai Motomu 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 教授 (20243264)
• Project Period (FY): 2017-06-30 – 2022-03-31
• Keywords: 触媒 / 有機合成化学 / ハイブリッド触媒 / 光酸化還元触媒 / アリル化 / アルドール反応 / アルケン / 炭素資源

Outline of Final Research Achievements

Catalytic reactions that convert stable and readily available organic molecules into key intermediates for pharmaceuticals and agrochemicals under mild conditions are expected to revolutionize synthetic processes in terms of reducing the number of steps and waste by-products. To realize such catalytic reactions, we proposed the concept of hybrid catalysis, which utilizes the function of multiple catalysts in a concerted and integrated manner. Based on this concept, we have found reactions that activate stable and readily available organic molecules such as simple alkenes, alcohols, and carboxylic acids, and transform them into useful chiral molecules via highly stereoselective carbon frame construction. We have also found reactions that convert alcohols to ketones while releasing molecular hydrogen.

Free Research Field

有機合成化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

複数の触媒を重奏的に用いることで、従来法では用いることのできなかった化学的に安定な原料を精密有機合成の範疇に取り込み、医農薬の合成中間体を単工程で廃棄物を低減しながら合成できるようになった。そのために、設計・制御した電子移動を用いたり、機械学習の支援により複数の不斉触媒のキラリティをマッチングしたり、といった新規な学術手法を開発・発展させたところに意義がある。このようなハイブリッド触媒系の創製を通じて、有用物質の効率的生産や有機分子を水素キャリアとして用いるための化学的基盤の端緒を拓いた点に社会的意義がある。