2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of C-H bond-cleaving intramolecular addition reactions toward the facile construction of effective cyclic frameworks
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19K05481
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
南 安規 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (60613362)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 不飽和結合化合物 / 付加反応 / 環状化合物 / 有機ケイ素化合物 / 金属触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物活性分子および有機電子材料分子のほとんどは環状骨格を有しており，未来においても最重要骨格として重宝されることは想像に難しくない．その一方で，これら有益な環状化合物の構造は複雑化をたどり，煩雑かつ多廃棄物型の合成プロセスが必須になった．本研究では，申請者が独自に開発した「パラジウム/有機酸協働触媒によるアルキンの活性化法」を活用して，ビニル炭素－水素結合，またより強固で選択的に活性化することが難しい脂肪族炭素－水素結合を切断してアルキンに分子内付加させる新規環化反応を開発し，合成中間体としての有用性に加えて薬学的に関心の高い含ケイ素環状化合物を中心に，既存法では直截構築が難しい複素芳香族化合物や脂環式化合物を合成標的としている．
本年度は前年度に引き続き，ビニルシリルアルキンのβ位ビニル炭素－水素結合をパラジウム/カルボン酸触媒によって切断し，分子内でアルキニル基に付加させる環化反応の研究を進めた．さまざまな置換基を有する基質を用いて本分子内環化反応を評価し，汎用性を確認した．さらに，前年度に見つけた，光照射下，光レドックス触媒を利用する，アルキル炭素－水素結合の選択的切断を伴った分子内付加反応を進めた．本法は，シラン上の置換基により切断するアルキル炭素－水素結合の位置を制御でき，アリルシラン，またホモアリルシランを選択的に構築できることを認めた．次年度は，両反応の適用範囲の検証，反応機構の検証を行い，論文発表に向けて取り組む．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
2021年度は社会情勢の影響のため望む研究進捗速度とはいかなかったが，研究の展開，およびその応用展開を進めることができたことなど，期待した以上に研究は推移したと考えている．ビニル炭素－水素結合の切断によるさまざまな骨格を有するシロールの構築にとどまらず，光レドックス触媒を利用したアルキル炭素－水素結合の位置選択的活性化，および分子間反応への展開など，当初に期待した計画以上の成果を得ることに成功した．
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度までに得られた成果をもとに，さまざまな骨格を有する多置換シロール，および有用ケイ素化合物の合成を達成し，研究計画の達成を目指す．後者のアルキル炭素－水素結合の活性化は，光照射，光レドックス触媒が有効であり，ケイ素上の置換基により切断位置を制御できることがわかったので，この発見をもとにさまざまな有用ケイ素化合物の合成を達成する．
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| Causes of Carryover |
上記のとおり研究自体は推進できたものの，やはり今年度もCOVID-19の影響もあり，計画した進捗速度で研究が進まなかった．これが影響し，今年度も計画していたほどの薬品類および消耗品類の購入することができなかった．加えて，各種学会のオンライン化に伴い，参加費等の出費が必要なくなったことも影響している．しかし，研究自体は順調に推移しているため，今後も計画した薬品類を購入することになるため，計画自体に問題は生じていない．
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