Development of Palladium-Catalyzed Stereoselective Enolate-Nucleophile Coupling Reactions

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15550
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 33020:Synthetic organic chemistry-related
• Research Institution: Osaka University (2021); Hokkaido University (2019-2020)
• Principal Investigator: Doi Ryohei 大阪大学, 工学研究科, 助教 (40780052)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: パラジウム触媒 / エノラート / 脱炭酸 / 炭素ー酸素結合切断 / 炭素ー炭素結合形成

Outline of Final Research Achievements

This research project aims to develop enantioselective carbon-carbon bond formation reactions based on catalytic palladium enolate formation. By combining a palladium catalyst with a biaryl type phosphine ligand, decarboxylative C-C coupling reactions involving C-O bond cleavage of hydroxyketone derivatives were successfully developed. In the alkynylation reaction, a ligand called XPhos gave the best yield. We have isolated and characterized a key palladium enolate intermediate by performing a stoichiometric reaction. The structure of the complex was confirmed by X-ray crystallography. The perfluoroarylation reaction was found to be applicable to installation of various polyfluoroarene derivatives. Cross-over experiments suggested that decarboxylation or reductive elimination was the rate-limiting step.

Free Research Field

有機金属化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

パラジウムエノラート種は従来、強塩基を用いて発生させたエノラートとパラジウム塩のトランスメタル化により調製することが一般的であった。本研究では、ヒドロキシケトンの炭素ー酸素結合のパラジウム錯体への酸化的付加が効率よく進行することを見出し、塩基を用いずともパラジウムエノラート種を発生させる手法について検討した。Buchwald配位子とよばれるビアリールホスフィンを用いることで、ケトンのアルキニル化およびパーフルオロアリール化が反応することを見出し、実際にケトンから塩基なしでパラジウムエノラートを生成できることを立証した。