Organic Synthesis using a direct S0-Tn Transition based on Internal Heavy Atom Effect: Application to Photo Reactions

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21187
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 33:Organic chemistry and related fields
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: Nemoto Tetsuhiro 千葉大学, 大学院薬学研究院, 教授 (80361450)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中島 誠也 千葉大学, 大学院薬学研究院, 助教 (70802677)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2022-03-31
• Keywords: S0-Tn遷移 / 内部重原子効果 / 光化学反応 / ベンゾフェノン / シュードインドキシル

Outline of Final Research Achievements

We have focused on a recent strange phenomenon common to recent visible light-irradiated photoreactions using hypervalent iodine: the photoreaction proceeds even when irradiated with light in the long-wavelength region where no absorption band exists, and have demonstrated that the S0→Tn transition is related to those phenomenon derived from internal heavy atom effect of iodine. Based on this finding, we examined whether the S0→Tn transition is widely applicable to synthetic organic chemistry research. As a result, we have developed the C(sp3)-H bond alkynylation reaction using benzophenone as a photocatalyst and the pseudoindoxyl synthesis by intramolecular radical addition using radical generation by visible light irradiation from iodobenzene derivatives.

Free Research Field

有機合成化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光は有機化学反応を促進するためのエネルギー源として利用できるが、分子を励起して活性化するためには、通常は紫外線などの低波長の高エネルギー光を必要としていた。しかし、紫外線などの強力な光は、分子の様々な部分を励起してしまうために、反応性のコントロールが難しいとの問題点があった。その点、可視光は吸収可能な分子構造が限られるため、化学選択的な励起による反応のコントロールが容易である。我々が見出したS0→Tn遷移は、これまで禁制とされてきた直接的な三重項状態の発生を可能にするものである。本遷移を基礎化学的な現象として一般化できれば、光有機化学分野に新しい研究領域を開拓できるものと考える。