2021 Fiscal Year Research-status Report
ベンゼンからペンタセンへの直接変換：四環増環を経るペンタセン類の一挙合成法の開発
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18K19083
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
佐藤 哲也 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (40273586)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | カルボン酸 / 脱水素カップリング / ロジウム触媒 / パイ共役分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、これまでに我々のグループが開発したシクロペンタジエニルロジウムあるいはイリジウム錯体触媒を用いる芳香族基質の分子間カップリングを駆使して、入手容易な出発物質から、短段階で簡便に縮合ヘテロ環化合物をはじめとする機能性パイ共役分子を合成するための新しい手法を開発することを目的としており、本課題最終年度に当たる2021年度には、入手容易な芳香族およびヘテロ芳香族カルボン酸類とアルキンおよびアルケンとの直接カップリングによる縮合（ヘテロ）芳香族骨格構築およびこれをコアとするパイ共役分子合成を行った。
ロジウム触媒を用いる（ヘテロ）芳香族カルボン酸とアルキンとの脱炭酸／脱水素カップリング反応
種々のシクロペンタジエニル配位子を有するロジウム錯体を触媒として用い、チオフェンカルボン酸をはじめとする芳香族およびヘテロ芳香族カルボン酸を、アルキンあるいはアルケンとともに反応させると、脱水素カップリングが効率よく進行し、様々な構造を有する縮合（ヘテロ）芳香族化合物を与えることを見出した。これらの反応では炭素ー水素結合切断段階での位置選択性が高く、例えば2-チオフェンカルボン酸とアルキンとの反応では、ベンゾ[c]チオフェン誘導体のみを与え、ベンゾ[b]チオフェン類は全く生成しない。2-チオフェンカルボン酸はイタコン酸エステルをはじめとするアルケンともうまく反応し、3位アルケニル化物を選択的に与えることが明らかになった。
パイ共役分子合成
上記ロジウム触媒反応において、クマリン骨格を有する基質に適用したところ、脱水素カップリングにより種々のパイ共役分子を簡便に合成できることが明らかになった。得られた共役分子は強い固体蛍光を示すことがわかったため、その他の物性についても調べる予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでに種々遷移金属錯体触媒を用いて、芳香族およびヘテロ芳香族基質とアルキンやアルケンなどの不飽和化合物との脱水素カップリング手法の開発に成功している。多様なパイ共役分子を合成し、その中のいくつかは興味深い物性を示すことも明らかになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
多様な脱水素カップリングによるパイ共役分子の合成は可能となった。しかしその多くは金属塩を酸化剤として用いる必要がある。これらの反応において、還元剤となる有機分子あるいはユニットを組み込み、全体としてレドックスニュートラルなカップリングとなるように改良する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス感染症による影響のため、大学の共有大型機器が使用できない時期があり、研究が遅れ、物品等の購入時期も遅れている。しかし本年度後半は順調に実験を進めており、次年度使用額の助成金を使って2022年度内に課題を完了する。
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