Development of High-performance Halogen-based Oxidation Catalysis

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01932
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 33020:Synthetic organic chemistry-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Uyanik Muhammet 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (20452188)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 合成化学 / 有機化学 / ハロゲン / 酸化反応

Outline of Final Research Achievements

The development of environmentally friendly organic synthesis methods is crucial for sustainable development. Traditional organic synthesis relies on toxic metal resources such as precious and heavy metals, necessitating a shift away from these methods. This study harnessed the redox abilities of halogens to develop non-metal-based, environmentally friendly oxidative coupling reactions and asymmetric halogen oxidation catalysts using designer halogen compounds as organocatalysts. Specifically, quaternary onium halides were used as catalyst precursors, and hydrogen peroxide or peracids were used as co-oxidants, eliminating the use of toxic substances entirely.

Free Research Field

有機合成化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の特色は以下の点にある。(i) 遷移金属を使用せず、安全かつ安価な酸化剤を用いて温和な条件で反応が進行する環境調和型システム、(ii) 豊富で低毒性なハロゲン化物イオンを用いた触媒システム、(iii) 近年盛んに研究されているヨウ素を用いた酸化システムをより酸化力の高い臭素に拡大し、キラル次亜ハロゲン酸塩触媒を開発した点である。本研究の発展により、従来の重金属酸化剤、レアメタル触媒、超原子価ヨウ素を用いた酸化的カップリング反応の問題点（危険性、低選択性、環境・元素戦略的問題等）を著しく軽減し、理想的な環境低負荷型酸化反応を可能にし、工業化においても非常に有利となることが期待される。