2021 Fiscal Year Annual Research Report
求核付加を起点とする触媒的ラジカル生成プロセスの開発
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20K22527
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
松本 晃 京都大学, 薬学研究科, 特定研究員(特任助教) (60880739)
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| Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2022-03-31
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| Keywords | 有機ラジカル触媒 / C-H結合活性化 / 光酸化還元触媒 / 水素引き抜き / 水素原子移動触媒 / レドックスメディエーター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの研究において、求核性有機分子である1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)を構造基盤とするカチオン性第3級アミンが、アクリジニウム型光酸化還元触媒の存在下で強力な水素引き抜き能を示すことを見出していた。計画最終年度となる令和3年度では、この触媒を利用した可視光駆動型水素原子移動による炭素-水素結合アルキル化反応の開発を目的として、触媒構造の最適化、基質適用範囲の調査および反応機構に関する解析を行った。
本触媒とアクリジニウム型光酸化還元触媒の存在下、青色LEDを照射することで、基質の炭素-水素結合からの水素引き抜きと続く電子不足アルケンへのラジカル付加が円滑に進行し、所望のアルキル化体が高い収率で得られることを見出した。本反応は一般に不活性とされる炭化水素の他、アルコール・エ―テル・アルデヒド・アミン等の多様な基質に対して有効であり、複数の反応点を有する基質では、立体障害の小さい炭素-水素結合のアルキル化が選択的に進行した。また、触媒のラジカル中心となる窒素原子近傍に立体置換基を有する触媒を合成し、本反応に用いたところ、位置選択性がさらに向上した。さらに、本触媒系は天然物や生理活性化合物の位置選択的なアルキル化にも適用可能であったことから、医薬分子の合成後期における誘導化への利用も期待できる。
電気化学測定と理論化学計算の結果から、本触媒がアクリジニウム触媒によって酸化されて生じるカチオン性アミニウムラジカルが真の活性種であり、これが基質の水素引き抜きを担っていることが分かった。一方で、本触媒の置換基は高活性アミニウムラジカルを効率的に生じるためのレドックスメディエーターとして機能していることが示唆されたことから、本研究は高活性ラジカル種を効率的に発生させるための重要な触媒設計指針になると考えられる。
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Research Products
(2 results)
