Combined Bronsted-base mediated direct carboxylations of C-H bonds

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K06967
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 47010:Pharmaceutical chemistry and drug development sciences-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Shigeno Masanori 東北大学, 薬学研究科, 准教授 (30571921)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ブレンステッド塩基 / 二酸化炭素固定 / 芳香族カルボン酸

Outline of Final Research Achievements

In this project, we evaluated the reactivity of combined Bronsted bases for the C-H carboxylation reactions. Specifically, we found that the combination of LiO-t-Bu, CsF, and 18-crown-6 is effective for the reactions, including (1) double-carboxylations of 2-alkyl-heteroarenes at the benzylic and 3-positions, (2) carboxyltions of 3-cyanoindoles at the 2-posiion, and (3) carboxylations of 1,3-dihaloarenes at the 2-position. Those reactions can be performed at ambient CO2 pressure. Also note that the system is compatible with a variety of substituents such as electron-donating (Me and MeO) and -withdrawing groups (F, Cl, Br, cyano, and amide).

Free Research Field

有機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

二酸化炭素は低毒性、安価、大きな賦存量の点から、魅力的な一炭素源とされ、有効活用法の開発は産学問わず重要とされる。本研究では、有機分子の基本骨格である、炭素－水素結合を反応点とする、有機分子の二酸化炭素固定化反応を開発した。関連するブレンステッド塩基による反応としては、ベンゾチアゾールなどの電子部不足で酸性度が高い芳香族複素環等(pKa 27以下)に留まっていた。本研究では、複合ブレンステッド塩基では電子豊富で比較的酸性度が低いベンゾチオフェン等(pKa 32以上)の反応に適応できることを見出したことを基礎として、関連する化合物のカルボキシル化反応に展開したものである。