2021 Fiscal Year Research-status Report
Establishment of Methods for Carbon-Fluorine Bond Activation Utilizing Fluorine Elimination
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21K05066
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
藤田 健志 筑波大学, 数理物質系, 助教 (60603066)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 有機合成化学 / フッ素 / 金属触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
炭素-フッ素結合は安定な結合であるため、これを切断しながら化学変換を行うのは困難とされてきた。これに対して、金属を用いるフッ素脱離や酸を用いるHF脱離に注目し、穏和な反応条件下でのC-F結合活性化法を開発した。
まず、HF脱離を利用した2-フルオロベンゾフランとアレーンのC-F/C-Hカップリングを見出した。塩化アルミニウム存在下で2-フルオロベンゾフランに対してアレーンを作用させることで、2-アリールベンゾフランを合成できた。ここではまず、2-フルオロベンゾフランのプロトン化によって、フッ素で安定化されたα-カルボカチオン中間体が生成する。これとアレーンとのFriedel-Crafts型のC-C結合形成と続くHF脱離により、2-アリールベンゾフランが得られる。この反応を応用し、生理活性天然物の短工程合成にも成功した。この手法は、3位にビアリール部位を有する2-フルオロベンゾフランの分子内反応にも適用でき、有機電子材料として有望な多環式ヘテロ芳香族化合物の合成も可能であった。
さらに、β-フッ素脱離を利用したアリルジフルオリドとアリールヨージドの還元的カップリングを達成した。ニッケル触媒、マンガン、およびクロロシラン存在下、アリルジフルオリドに対してアリールヨージドを作用させることで、アリール置換モノフルオロアルケンを合成できた。ここではまず、反応系中で生成する0価ニッケルにアリールヨージドが酸化的付加する。生成するアリールニッケル(II)にアリルジフルオリドが挿入し、続くβ-フッ素脱離によってアリール置換モノフルオロアルケンを与える。副生する二価のニッケルフルオリドはマンガンとクロロシランと反応し、活性腫の0価ニッケルが再生する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題として当初提案した大きく分けて3つの課題のうち、「金属を用いるβ-およびα-フッ素脱離や酸を用いるHF脱離の新規活用法」について、論文2件を報告し特許2件を出願できた。さらに2件の論文を投稿中である。したがって、本研究は順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題では、(i) β-およびα-フッ素脱離や酸を用いたHF脱離の新規活用法、とともに、(ii) 遠隔位フッ素脱離、(iii) フッ素脱離を経由したフッ素転位、といった炭素-フッ素結合活性化の新手法の開発を目指している。(i)についてはさらに幅広い反応の開発を行う。(ii), (iii)についてはさらなる展開を目指す。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍のため、発注予定であった器具や試薬で輸入を要するものは、納入が未定となとなり購入をキャンセルしたものがあるため、その分の金額は次年度に使用することにした。
次年度は国内で調達できる代替品を入手し、研究に使用したいと考えている。
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