Catalytic arene difunctionalizations through benzyl-Pd chemistry

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05079
• 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: Waseda University
• Principal Investigator: Muto Kei 早稲田大学, 高等研究所, 准教授(任期付) (60778166)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 芳香族化合物 / 有機合成化学 / 天然物合成 / 脂環式化合物 / スピロ環化合物 / 短工程合成 / パラジウム / 触媒反応

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to develop a novel organic synthesis method of high value-added compounds with complex structure by the catalytic multi-component reaction of haloarenes with readily available chemical feedstocks. The key in this study was the utilization of a unique reactivity of benzyl-palladium species, facilitating a remote bond formation. By leveraging this reactivity, we developed series of reactions such as 1,4-carboamination, azaspirocyclization, 1,4-difunctionalization/cyclization, and a cyclic diene synthetic method. Some of these reaction were able to be applied to the rapid synthesis of bioactive compounds such as an anti-tumor compound and natural products, demonstrating the potential utility of the developed methodologies.

Free Research Field

有機合成化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

学術的意義：分子触媒により、前例のない位置選択性で多成分分子を連結する新規手法を提供した。ベンジルパラジウムは古くから研究されてきたが、ベンジル置換が主な反応性だった。本研究では未開拓な本化学種の遠隔位結合形成を活用し、安価な化学原料から高付加価値分子を合成する、新規多成分連結反応を開発した。
社会的意義：本手法では一度の反応操作で最大4つの結合形成が可能である。これは機能性分子群の短工程合成へ直結しうる。実際に、開発した反応を用いれば、様々な生物活性物質の短工程合成ができることを示した。創薬研究での迅速なヒット・リード探索や安価な製造プロセスの確立へつながる可能性がある。