2018 Fiscal Year Annual Research Report

Cost-Effective Polyfluoroalkylation Employing Bulk Chemical

Research Project

Project/Area Number	18H02014
Research Institution	Ritsumeikan University
Principal Investigator	菊嶌孝太郎立命館大学, 薬学部, 助教 (40609880)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords	超原子価ヨウ素 / 銀触媒 / アセトキシ化 / トリフルオロメチル基
Outline of Annual Research Achievements	安価で入手容易なトリフルオロ酢酸カリウムを用いてジアリールヨードニウム塩との反応を行い、トリフルオロメチル基導入の可能性を探った。はじめに既知の合成法に従ってジアリールヨードニウムトシラート塩を合成し、配位子交換反応によってジアリールヨードニウムトリフルオロアセテート塩を合成した。種々の金属塩を共存させて反応を行ったところ、銀塩を共存させた際にジアリールヨードニウム塩の一方のアリール基にトリオフルオロアセトキシ基が導入されることが分かった。またジアリールヨードニウムトシラート塩をトリフルオロ酢酸銀と反応させた際にも同様に、トリフルオロアセトキシアレーンが生成した。さらにジアリールヨードニウムトシラート塩およびトリフルオロ酢酸カリウムの混合物に対して銀トリフラートを作用させた場合においても、トリフルオロアセトキシアレーンの生成が確認された。続いて上記の反応の触媒化について検討を行った。ジアリールヨードニウムトシラート塩およびトリフルオロ酢酸カリウムに対し、触媒量の銀塩およびビピリジン系配位子を添加して反応を行ったところ、比較的低い温度（40度）においても高収率で目的物が得られた。トリフルオロ酢酸以外にも安息香酸塩やスルホン酸塩なども使用可能であり、対応する生成物が得られた。酸素官能基以外にも窒素官能基の導入の可能性を探った。トリフルオロ酢酸カリウムの代わりにフタルイミドカリウムを用いたところ、目的とする反応が進行してアニリン誘導体が得られた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初は、トリフルオロ酢酸と銅塩とを用いたトリフルオロメチル銅の合成およびトリフルオロメチル基導入反応を検討する予定であったが、有意な結果は得られていない。一方で、トリフルオロ酢酸塩を出発物質として、超原子価ヨウ素化合物および銀触媒を用いることにより、芳香環へのトリフルオロアセトキシ基が進行することを見出した。当初のアプローチとは異なるが研究目的を達成するにあたっては特に問題はない。ヨウ化アリールより誘導したジアリールヨードニウム塩に対し、銀触媒の存在下でトリフルオロ酢酸カリウムと反応させたところ、トリフルオロアセトキシ化反応が進行した。系中で発生したトリフルオロアセトキシイオンまたはラジカルが鍵中間体であると考えられる。これらの中間体は脱炭酸を経てトリフルオロメチルイオンまたはラジカルを発生すると考えられるため、今後は条件検討を行ってトリフルオロメチル化の可能性を探る。また、トリフルオロ酢酸を用いて直接的にトリフルオロメチル銅を発生させるのは困難であると考え、一段階で合成できる誘導体を用いることとした。トリフルオロメチルアシロキシイミドやヨードニウムトリフルオロアセテートを合成しており、今後はそれらを用いたトリフルオロメチル化またはトリフルオロアセトキシ化反応を検討していく。
Strategy for Future Research Activity	ジアリールヨードニウム塩に対し、銀触媒の存在下でトリフルオロ酢酸カリウムと反応させたところ、トリフルオロアセトキシ化反応が進行することを見出した。本反応で用いたジアリールヨードニウム塩の2つのアリール基は、ヨウ化アリールおよび水素化アレーンから誘導される。これまでに見出した反応は、水素化アレーン由来のアリール基がダミーリガンドとして作用しているため、出発物質であるヨウ化アリールのヨウ素原子が酸素官能基に変換される反応である。ヨウ化アリール側のアリール基がダミーリガンドとして作用させることができれば、水素化アレーンの水素原子を酸素官能基化することになる。種々のダミーリガンドや反応条件を検討することにより、芳香族C-H結合の酸素官能基化に挑戦する。新たに合成したトリフルオロメチルアシロキシイミドやヨードニウムトリフルオロアセテートを用い、トリフルオロアセトキシ化またはトリフルオロメチル化剤としての可能性を探っていく。銀や銅を触媒に用い、ヨウ化アレーンやヘテロ芳香族との反応を検討する。