2021 Fiscal Year Final Research Report

Site-Selective C-H Functionalization by Photo-catalyst

Research Project

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Project/Area Number	19H02722
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 33020:Synthetic organic chemistry-related
Research Institution	Osaka Prefecture University
Principal Investigator	Ryu Ilhyong 大阪府立大学, 研究推進機構, 特認教授 (80210821)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	福山高英大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60332962) 兵藤守大阪府立大学, 研究推進機構, 特認准教授 (30548186) 隅野修平地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究員 (60783272)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	C-H官能基化 / ラジカル反応 / 光触媒 / デカタングステート / 水素引き抜き反応 / サルフェートラジカル
Outline of Final Research Achievements	概要英訳 Direct functionalization of C(sp3)-H bonds is an important research subject in modern organic chemistry. In this study, we investigated the functionalization of C(sp3)-H bonds using photo-excited decatangustate ions as photocatalyst. We developed site-selective alkylation, alkenylation, and alkynylation of C-H bonds by the synergistic polar and steric effects in the transition state of hydrogen atom abstraction by decatungstate ion. The reaction using the sulfate ion radical, derived from potassium persulfate also worked for C-H alkenylation with 1,2-bis(phenylsulfonyl)ethene and. The similar site-selectivity was observed. On the other hand, the reaction of sterically congested substrate, such as 3,3,5-trimethylcyclohexanone, which did not proceed by decatangustate ion, suited alkenylation using sulfate ion radical. Two newly developed C-H alkenyklation methods function complementarily.
Free Research Field	有機化学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	近年、地球温暖化や環境保全の観点から、有機合成化学において、省エネルギー化、ステップエコノミーなどを備えたグリーンケミストリーに適合した反応開発が求められている。本研究成果は太陽光の活用を視野に入れた光触媒を活用することで、ステップの少ないC―H結合の直接的官能基化を実現する反応の開発を行なった。本研究に用いたデカタングステートイオンはカルボニル基やエーテル結合を有する出発化合物のC―H結合を位置選択的に官能基化することができる。また併せて検討した硫酸イオンラジカルは光触媒反応の相補的な反応となるが、工業的に安価なペルオキソ硫酸塩を用いることができる。