Design of Visible-Light-Driven Organophotoredox Catalysts

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05067
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 33020:Synthetic organic chemistry-related
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: Toda Yasunori 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (60758978)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 可視光レドックス触媒 / 有機分子触媒 / イリド

Outline of Final Research Achievements

In the reactions using trichloroacetonitrile as an electron acceptor, we found that phosphonium ylides served as a visible-light-driven organophotoredox catalyst via oxidative quenching cycle. The C-H trifluoromethylation and trifluoromethylative lactonization of alkenes proceeded successfully by phosphonium ylide catalysis under visible light irradiation. For synthetic application, C-H imidation of arenes was demonstrated with the use of redox-active esters as imidating reagents, affording the desired products in moderate to good yields. The first organocatalytic imidative lactonization reactions were also demonstrated based on the mechanism of phosphonium ylide organophotoredox catalysis.

Free Research Field

有機合成化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

イリドに関する研究は長い歴史を持ち、イリド炭素の求核性を利用した反応は有機合成の発展に貢献してきた。しかし、その触媒能については広く研究されておらず、光触媒として用いられた例は報告されていない。本研究は、ホスホニウムイリドの可視光レドックス触媒としての機能創出を目指すものであり、学術的に意義深い。
また、環境調和型の有機合成という観点から、有機分子触媒を用いる反応開発が活発に行われている。さらに、最近では、太陽光のエネルギーを利用する有機合成に関する研究が活発に行われており、従来の熱反応では困難であった反応も実現されている。従って、持続可能な社会の構築に向けて、本研究は重要なものとなる。