2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel iron-catalyzed C(sp3)-H borylation reactions
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22K14675
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
栗山 翔吾 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (50850723)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 鉄 / C-Hホウ素化 / C-H活性化 / ピンサー配位子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機化合物に広く含まれる炭素ー水素(C-H)結合を切断し官能基化する反応の中でも炭素ーホウ素結合を形成するC-Hホウ素化反応が精力的に研究されている。申請者はこれまでにアニオン性PCP型ピンサー配位子を有する鉄錯体が様々なエーテル類メトキシ基上のC(sp3)-Hホウ素化反応に対して有効な触媒として働くことを見出している。今年度は、詳細な反応機構の解析を行った。
同位体ラベル実験により、C-H結合活性化段階が律速段階であることを明らかとした。また鉄錯体の化学量論反応を検討した。その結果、鉄ボリル錯体を活性種として単離することに成功し、詳細な構造をNMR,IR,および単結晶X線構造解析により明らかとした。続いて、鉄ボリル錯体の化学量論反応を検討した結果、C-H結合活性化を進行させて、珍しい鉄σボラン錯体を生成物として与えることを見出した。この錯体の詳細な構造をNMRおよび単結晶X線構造解析により明らかとすることに成功した。さらに、これら新規に合成・単離した鉄ボリル錯体および鉄σボラン錯体がC(sp3)-Hホウ素化反応の触媒として働いたことから、類似の鉄ボリル錯体および鉄σボラン錯体が触媒反応の鍵中間体であることを見出した。
さらにDFT計算によって、C-H結合活性化段階が、鉄ボリル錯体を中間体とするσ結合メタセシス機構で進行することを見出した。
本成果は、鉄錯体だけでなく遷移金属錯体を用いたC-Hホウ素化反応において重要な知見を与えるものである。
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