2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of New Reaction Processes Involving Direct and Stereoselective Addition of C-H Bonds
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19H02721
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
西村 貴洋 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (50335197)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 触媒 / 遷移金属 / C-H活性化 / 不斉合成 / 分子変換 / アルキル化 / ヒドロアリール化 / 付加 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では， C-H結合のアルケンへの直接付加反応を，高度に立体電子制御した不斉配位子をもつ遷移金属触媒によって実現することを目的として以下の課題を検討した。まず，本研究課題の中核である「反応性と選択性を同時に実現する高活性触媒の創製」では，従来キラルジエン配位子しか適用できなかったイリジウム触媒を用いた芳香族C-H結合のビニルエーテルへの不斉付加反応において，ホスフィン・オレフィンがハイブリッド型配位子として優れた触媒活性と立体選択性を発現することを新たに見出した。特に，電子求引性基を持つアニリンから誘導されたベンズアミド類が高い反応性とエナンチオ選択性を示すことを明らかにした。また，アルケニルC-H結合のジエンに対する付加反応を利用したジヒドロピリジノンの効率合成法を開発した。「C-H結合の付加における位置およびエナンチオ選択性制御」では，1,1-二置換アルケンへのN-メチル基C-H結合の直接付加反応が進行し、キラルアミンがエナンチオ選択的に得られることを明らかにした。特に、トリフルオロメチル基をもつアルケンの反応では、エナンチオ選択性が非常に高いことが明らかになってきた。また，カチオン性イリジウム触媒を用いた分子内ヒドロアリール化反応によるジヒドロベンゾフランの不斉合成手法を開発した。一方，ロジウム触媒を用いたアリールボロン酸の2H-クロメンへの不斉付加反応を行いC-H活性化により生じたアリールロジウム種のプロトン化が触媒再生に重要な経路として含まれることを明らかにした。「連続C-H活性化による分子変換法の開発」では，窒素原子に隣接するメチル基をジエンを用いて連続的かつ複数回のC-H活性化によってアルキル化し，炭素5および6員環をもつアミンを合成する新規手法を開発した。
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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
研究計画に対する成果を示す。
（１）反応性と選択性を同時に実現する高活性触媒の創製：ベンズアミド類の芳香族C-H結合がビニルエーテルへのエナンチオ選択的に付加する新たなイリジウム触媒系を開発した。配位子としてのホスフィン・オレフィンが優れた触媒活性と立体選択性を発現することを新たな知見として得た。研究成果の一部は，学会で発表した。また，ヒドロキソイリジウム触媒を用いたアルケニルC-H結合のジエンに対する付加反応を利用したジヒドロピリジノンの効率合成法を開発した。研究成果は，学会で発表し学術誌に受理された。
（２）C-H結合の付加における位置およびエナンチオ選択性制御：1,1-二置換アルケンへのN-メチル基C-H結合の直接付加反応が進行し，キラルアミンがエナンチオ選択的に得られることを明らかにした。この課題については次年度も継続する。また，カチオン性イリジウム触媒を用いた分子内ヒドロアリール化反応によるジヒドロベンゾフランの不斉合成手法を開発した。研究成果の一部は，学会で発表した。さらに，C-H活性化を経由するロジウム触媒を用いたアリールボロン酸の2H-クロメンへの不斉付加反応を開発した。研究成果は学会で発表し学術雑誌にも掲載された。
（３）連続C-H活性化による分子変換法の開発：カチオン性イリジウム触媒存在下，N-メチル基とα,ω-ジエンの反応を行うと連続的かつ２回のC-H活性化を経るアルキル化がおこり，炭素5および6員環をもつアミンが生成するすることを明らかにした。
以上のように，当初の計画通りに研究が進んだと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）反応性と選択性を同時に実現する高活性触媒の創製 ：従来キラルジエン配位子しか適用できなかったイリジウム触媒を用いたC-H結合の不斉付加反応において，ホスフィン・オレフィンがハイブリッド型配位子として優れた触媒活性と立体選択性を発現することを新たに見出した。今後この知見を発展させるべく，配位子に含まれるオレフィン部位や天然物から誘導されるキラル部位の修飾による触媒活性と立体選択性の制御を行う。また，あらたに見出された触媒系を従来キラルジエン配位子しか適用できなかった反応へ適用し，その触媒活性を調査する。
（２）C-H結合の付加における位置およびエナンチオ選択性制御：1,1-二置換アルケンへのN-メチル基C-H結合の直接付加反応が進行し，キラルアミンがエナンチオ選択的に得られることを明らかにした。特に，トリフルオロメチル基をもつアルケンの反応では，エナンチオ選択性が非常に高いことが明らかになっている。今後，トリフルオロメチル基をもつ様々な1,1-二置換アルケンの反応を試み，官能基耐性を調査する。また，α-アミノ酸の不斉合成へと展開する。
（３）連続C-H活性化による分子変換法：メチル基の連続アルキル化 ：N-メチル基とα,ω-ジエンの反応による炭素5および6員環化合物合成における基質適用範囲の調査とエナンチオ選択的反応への展開を行う。
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