Development of catalytic asymmetric addition reaction of unactivated C(sp3)-H bonds to aldehydes

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K21123
• Project/Area Number (Other): 18H05969 (2018)
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund (2019); Single-year Grants (2018)
• Review Section: 0501:Physical chemistry, functional solid state chemistry, organic chemistry, polymers, organic materials, biomolecular chemistry, and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Mitsunuma Harunobu 東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 特任助教 (20823818)
• Project Period (FY): 2018-08-24 – 2020-03-31
• Keywords: C-H結合活性化 / ラジカル反応 / 光触媒 / クロム触媒 / 単純アルケン / アルデヒド / 触媒的不斉アリル化

Outline of Final Research Achievements

We developed a hybrid system that realizes cooperativity between an organophotoredox acridinium catalyst and a chiral chromium complex catalyst, thereby enabling unprecedented exploitation of unactivated hydrocarbon alkenes as precursors to chiral allylchromium nucleophiles for asymmetric allylation of aldehydes. The reaction proceeds under visible light irradiation at room temperature, affording the corresponding homoallylic alcohols with a diastereomeric ratio >20/1 and up to 99% ee. The addition of Mg(ClO4)2 markedly enhanced both the reactivity and enantioselectivity.

Free Research Field

有機合成化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の学術的独自性としてラジカル的活性化を介してsp3C-H結合から直接的に求核的有機金属種を生成するという点が挙げられる。即ち、既存のラジカル反応で問題となっていた高反応性ゆえの副反応、選択性の制御の難しさを同時に解決する手法となる。sp3C-H結合の触媒的ラジカル活性化と続く求核的有機金属種の生成は今までに例がなく極めて独自性が高い。また本提案が達成された場合、工業的にも汎用されているグリニャール試薬やリチウム試薬と類似した求核的活性種を直接的に系中発生させることが可能になる。これは既存の迂回的な合成プロセスを革新し、有機合成上重要な化合物群であるキラルアルコール類を短工程で供給できる。