Development of Catalytic Process for Generation of Radicals Based on Nucleophilic Addition

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K22527
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0501:Physical chemistry, functional solid state chemistry, organic chemistry, polymers, organic materials, biomolecular chemistry, and related fields
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Matsumoto Akira 京都大学, 薬学研究科, 特定研究員(特任助教) (60880739)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2022-03-31
• 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

Outline of Final Research Achievements

A series of hydrogen-atom transfer (HAT) catalysts based on 1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane (DABCO) structure were developed. These catalysts can be readily synthesized, and the co-catalyst system with a photoredox organocatalyst under visible light irradiation enables efficient and site-selective C-H alkylation of various substrates. Mechanistic studies suggested that an aromatic substituent of the catalyst plays a crucial role, assisting in the generation of an active radical species for the HAT process.

Free Research Field

有機合成化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本触媒系の鍵活性種であるカチオン性アミニウムラジカルは、化学量論量の酸化試薬を用いて生成できることが知られているが、同様の化学種を触媒的に発生させる手法はこれまで報告されておらず、適用可能な分子変換も限られていた。本研究により、強力な水素引き抜き能を有するカチオン性アミニウムラジカルをより多様な分子変換へ適用可能になると考えられ、炭化水素等の安価な原料から高付加価値化合物を得るための直截的分子変換技術の発展に寄与すると期待される。